1931年英國物理學(xué)家狄拉克在理論上預(yù)言了磁單極子的存在，后者可以像電子產(chǎn)生電場一樣，攜帶磁荷并在空間中產(chǎn)生磁場。隨后包括粒子物理的大統(tǒng)一理論和弦理論在內(nèi)的統(tǒng)一理論均包含了這一神奇的粒子。但迄今為止，這種基本粒子僅僅停留在假想中，從未在實(shí)驗(yàn)上被直接觀測到。近年來，隨著量子調(diào)控技術(shù)的蓬勃發(fā)展，科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)室操控不同量子系統(tǒng)，在合成維度上已經(jīng)可以觀測到不同的磁單極子類型。最近，來自美國麻省理工學(xué)院和比利時(shí)布魯塞爾的合作研究團(tuán)隊(duì)，利用金剛石中的氮空位色心缺陷，基于精確的量子調(diào)控，在四維合成維度中觀測到一種由弦理論預(yù)言的新奇的張量場和對應(yīng)的張量磁單極子。這一研究成果意味著量子模擬或可用于研究弦理論預(yù)言的奇異拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及模擬凝聚態(tài)系統(tǒng)中非傳統(tǒng)費(fèi)米子的激發(fā)。該論文發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，西安交通大學(xué)物理試驗(yàn)班2017屆畢業(yè)生李長昊為文章共同第一作者。

照片由Gretchen Ertl拍攝于MIT校園

李長昊同學(xué)2013年從山東省商河一中考入西安交通大學(xué)，經(jīng)過入學(xué)選拔進(jìn)入物理試驗(yàn)班。試驗(yàn)班在科研方面為學(xué)生提供各項(xiàng)鼓勵(lì)政策和國際化培養(yǎng)，得益于此，李長昊在本科期間先后赴美國圣母大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校學(xué)習(xí)和科研，并積極參與校內(nèi)科研訓(xùn)練等。2017年本科畢業(yè)，畢業(yè)論文獲學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)論文，之后年僅20歲的李長昊于當(dāng)年赴美國麻省理工學(xué)院攻讀量子物理博士研究生，研究方向?yàn)榱孔觽鞲泻湍M等。在本篇工作前他曾在《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）等期刊發(fā)表多篇論文。特別是2021年，以李長昊為第一作者，研究團(tuán)隊(duì)在《納米快報(bào)》（Nano Letters）上發(fā)表了一種通過測量金剛石氮色心輻射熒光量來快速、低成本探測新冠病毒量的全新方法，引發(fā)了大量報(bào)道。今年3月，李長昊被選為MIT NSE亮點(diǎn)人物報(bào)道，全面介紹了他的出色科研工作和成長經(jīng)歷，其中特別提到物理試驗(yàn)班經(jīng)歷對他成長的幫助（“Li went on to pursue physics at Xi’an Jiaotong University,…University gave Li the ability to study in the United States for parts of his sophomore and junior years of college. Through exchange programs, Li attended University of Notre Dame for two months of summer research in 2015 and attended the University of California, Berkeley, during 2016, his junior year.”）

西安交通大學(xué)是國內(nèi)首批開展“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃”的十一所高校之一，2009年開始設(shè)立物理試驗(yàn)班。2020年，物理學(xué)科再次首批進(jìn)入“拔尖計(jì)劃2.0”。多年來，物理學(xué)院始終堅(jiān)持為試驗(yàn)班配備一流師資，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)科研相結(jié)合。十余年間，物理學(xué)院與16所國際一流大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)簽訂聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，力推國際化培養(yǎng)，資助學(xué)生赴世界一流名校的學(xué)習(xí)和科研。近五年，物理試驗(yàn)班學(xué)生在校期間獲得專業(yè)學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)競賽全國特等獎(jiǎng)/一等7項(xiàng)，國際、國內(nèi)各類獎(jiǎng)項(xiàng)30多人次；在《自然物理學(xué)》（Nature Physics）、《自然材料》（Nature Materials）、《物理評論快報(bào)》（Phys. Rev. Lett.）等頂級學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文40余篇；承擔(dān)國家級大創(chuàng)項(xiàng)目20余項(xiàng)。物理試驗(yàn)班自2009年開始招生，本科畢業(yè)深造率超過92%，其中有40%以上的學(xué)生赴哈佛、普林斯頓、加州大學(xué)伯克利分校、清華、北大等世界名校攻讀物理學(xué)博士學(xué)位。包括李長昊在內(nèi)的多位優(yōu)秀畢業(yè)生進(jìn)入諾獎(jiǎng)、國際重大科學(xué)計(jì)劃團(tuán)隊(duì)，近年來成績斐然，在Nature、Science發(fā)表論文多篇，在學(xué)術(shù)和專業(yè)領(lǐng)域嶄露頭角。（來源：西安交大）