分子束外延蒸發源爐、樣品臺、掃描隧道顯微鏡用杜瓦……12月23日,一批科研儀器入藏國家博物館,這些儀器都是清華大學物理系珍藏的重要設備,曾經為中國的科研事業立下汗馬功勞。
這些設備是量子反常霍爾效應研究相關科學儀器實物。大多數人對於霍爾效應的記憶,是中學課本裡的「左手定則」。它是一種常見的電磁現象,廣泛應用於磁傳感器和半導體工業。而量子反常霍爾效應與量子霍爾效應相比,它不依賴於強磁場而由材料本身的自發磁化產生。在實驗室的真實材料中發現這種效應,長期以來一直是物理學家追求的目標。美國、德國、日本等科學家均未取得最後的成功。
2009年,清華大學副校長薛其坤領導的實驗團隊對量子反常霍爾效應的實驗進行攻關。2012年底,團隊從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。在美國物理學家霍爾於1880年發現反常霍爾效應133年後,終於實現了反常霍爾效應的量子化。
2013年,課題組將此項目成果發表於美國《科學》(Science)雜誌。三名匿名審稿人一致給予了高度評價:「這項工作毫無疑問地證實了與普通量子霍爾效應不同來源的單通道邊緣態的存在。我認為這是凝聚態物理學一項非常重要的成就」;「這篇文章結束了多年來對無朗道能級的量子霍爾效應的探尋。這是一篇裡程碑式的文章」;「證實量子反常霍爾效應是拓撲物理中最值得期待的現象之一。在量子霍爾效應和量子自旋霍爾效應被發現之後,量子反常霍爾效應通常被認為為唯一一個未發現的拓撲量子化。我祝賀這篇文章的作者在拓撲絕緣體領域做出的這一重大突破」。
量子反常霍爾效應的首次實驗發現,是世界物理學界近幾年最重要的實驗進展之一。諾貝爾獎獲得者楊振寧評價其為「第一次從中國實驗室裡發表的諾貝爾獎級的物理學論文」。這次研究團隊將自主研發的8件研究中所使用關鍵性科學儀器實物捐贈給國博,進一步拓寬了該館在尖端科學研究領域的實物類館藏。國博將對這些珍貴科學物證進行認真的整理、保管、研究和展示,為記錄、闡釋和弘揚新時代科學發展與進步作出新的更大貢獻。
最近一段時間國博收藏了不少類似的「科技類」藏品,例如大興新機場航站樓頂棚外部鋁網玻璃、嫦娥四號試驗隊隊旗等紛紛入藏。國博解釋,博物館不僅是收藏歷史的地方,也有義務記錄好今天,構建能夠反映當代科學研究和工業技術發展歷程的系統性館藏。