不带电的粒子
也能在磁场中发生偏转？
这一困扰国际物理学界
20年的难题
被华中科技大学科研团队
成功破解！
北京时间10月23日
国家脉冲强磁场科学中心
最新研究成果
发表于
国际顶级学术期刊
《科学》（Science）
20年悬案：不带电的“声子”怎么在磁场里“拐弯”？
通常我们所说的“霍尔效应”，是指电流在磁场中发生偏转并产生横向电压——这一现象只发生在带电粒子身上。
但在绝缘体中，热量是以“声子”（一种电中性的晶格振动准粒子）的形式传递的。按常理，声子不带电，不应受到磁场影响。
自2005年科学家首次观测到“声子热霍尔效应”以来，一个困扰物理学界20年的核心争论随之诞生：绝缘体中的热流在磁场下发生横向偏转，究竟是材料固有的“内禀机制”，还是杂质缺陷造成的“假象”？
二十年来，国际物理学界各持己见，争论不休。
55特斯拉强磁场出击：破解“假象”背后的真相
为了彻底解开这一谜团，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心李亮、朱增伟教授团队，联合法国巴黎高等物理化工学院卡姆兰·贝尼亚（Kamran Behnia）教授，依托大科学装置展开攻坚。
研究团队在最高55特斯拉的脉冲强磁场下，对蜂窝反铁磁绝缘体 NiPS₃ 的多块单晶样品开展了精密热力学测量。
李亮教授、朱增伟教授、李小康副研究员正在调试热霍尔实验信号
关键实验发现揭开了真相：
1. 十倍差异：在5块“路况”（品质与初始条件）基本一致的样品中，热流偏转程度最大相差近十倍；
2. 打破猜想：偏转大小与声子平均自由程无关，却与材料的磁化特性紧密关联。
这一结论清晰表明：热流偏转绝非杂质“碰巧”导致的散射假象，而是材料本身的内禀属性！
进一步理论分析揭示，材料中的磁振子与声子能带存在多处交叉，两者产生强烈耦合后形成新的杂化模式，让原本电中性的声子获得了感知磁场的“超能力”，从而发生偏转。
NiPS3中纵向与横向热导率及面内磁各向异性的样品依赖性
拓展认知边界：探秘中性粒子的“量子新世界”
该成果彻底证实了声子热霍尔效应的内禀起源，拓展了霍尔效应家族的认知边界，促使物理学界重新审视声子与磁场相互作用的理论框架。
国家脉冲强磁场科学中心主任李亮教授：
“量子霍尔效应让人们发现了电子的拓扑量子态，而声子霍尔效应表明，声子这类‘中性粒子’同样拥有精彩的量子世界。”
研究团队合影
【科研团队名片】
第一完成单位：华中科技大学
共同第一作者：华中科技大学博士生孟庆凯（已毕业）、李小康副研究员
共同通讯作者：李小康副研究员、朱增伟教授、李亮教授、卡姆兰·贝尼亚教授（巴黎高等物理化工学院）
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