薛其坤院士有望继屠呦呦后再获诺贝尔奖?
在10月5日,生理学或医学奖颁发给三位美德科学家,标志着今年的诺贝尔奖周正式开始。紧接着,10月6日晚,诺贝尔物理学奖的获奖名单中是否会出现中国科学家的名字,成为了公众关注的焦点。2025年10月7日,瑞典皇家科学院宣布,因在量子物理领域做出突出贡献,三位科学家获得了诺贝尔物理学奖。与此同时,中国著名物理学家、南方科技大学校长薛其坤院士在各种预测中备受瞩目。人们期待他能在2015年屠呦呦获奖之后,为中国再添一座自然科学诺奖,而这其中关键在于他作为“量子反常霍尔效应”发现者的成就能否获得认可。
值得注意的是,诺贝尔奖在之前已经三次颁发给与“霍尔效应”相关的研究。从“霍尔效应”到“量子霍尔效应”,再到“量子反常霍尔效应”,这一路径经过了140多年的理论和实验探索,并在近40年内频频登上诺贝尔奖的榜单。早在1879年,美国科学家埃德温·霍尔首次在研究金属的导电机制时发现了“霍尔电压”,这一现象被称为“霍尔效应”,并在霍尔传感器等领域得到广泛应用。
1980年代初,德国物理学家K. von Klitzing在对二维电子系统研究中发现,在极低温和强磁场下,样品的霍尔电阻会出现量子化的变化,并且纵向电阻呈现出零电阻状态,这一现象被称为“整数量子霍尔效应”。而后,研究者们借助数学中的拓扑理论理解该效应,从而开启了拓扑物理的研究新篇章。
结构上看,量子霍尔效应有分数和整数之分。通常情况下,电子在真空中只能以整数电荷存在,但在“分数量子霍尔效应”中,一个电子可以被划分为多个携带分数电荷的部分,这一独特的量子物态被认为是拓扑量子计算中的重要候选方案。
美国理论物理学家邓肯·霍尔丹在1988年通过计算得出的“量子反常霍尔效应”,展示了在零磁场条件下,仍能观察到整数量子霍尔效应的可能,这一理论成果也使他在2016年获得了诺贝尔物理学奖。
薛其坤和他的实验团队在2013年首次观察到“整数量子反常霍尔效应”,这一重大发现被认为是在实验物理中兑现理论诺奖的重要里程碑,受到学界高度评价。此后,薛其坤也获得了2023年度国家最高科学技术奖。
另外,中国科研人员在量子霍尔效应的研究中积极探索,近期也发现了零磁场条件下的“分数量子反常霍尔效应”。在2023年的诺贝尔奖季之前,来自上海交通大学的李听昕和刘晓雪夫妇宣布成功观察到这一效应并获赞。而薛其坤也对他们表示了祝贺。
在2026年诺贝尔物理学奖的即将揭晓时,新的预测显示,因其在“量子反常霍尔效应”的实验观察,薛其坤被提名为“引文桂冠奖”得主。值得提及的是,历史数据显示,自该奖项设立以来的许多获奖学者最终都获得了诺贝尔奖,转化率高达18%。
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