作為一種不同尋常的對(duì)稱形式，E8對(duì)稱被一些物理學(xué)家認(rèn)為是萬有理論的基礎(chǔ)。不過，之前人們從未在現(xiàn)實(shí)世界中直接或間接地觀測(cè)到這種對(duì)稱。在最新一期的《科學(xué)》雜志上，由英國牛津大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組發(fā)表報(bào)告說，他們首次在固體材料中發(fā)現(xiàn)了E8對(duì)稱。

　　物理學(xué)家聲稱，把一維自旋鏈冷卻到接近絕對(duì)零度，并在自旋垂直方向施加一個(gè)特殊磁場(chǎng)，此時(shí)觀測(cè)到的自旋配置譜(準(zhǔn)粒子)就可以用8維對(duì)稱群來加以描述。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作也證實(shí)了長期以來對(duì)零磁場(chǎng)譜的推測(cè)。

　　1988年，俄羅斯物理學(xué)家亞歷山大?扎莫羅德奇科夫指出，在特定條件下，一維伊辛(Ising)鐵磁體中出現(xiàn)的自旋激發(fā)態(tài)譜可以用E8來描述。自旋鏈中的每個(gè)自旋只能與其最近的兩個(gè)電子自旋發(fā)生相互作用。在臨界溫度之下，相鄰的自旋趨于與自旋鏈的兩個(gè)方向之一(上或下)相垂直。在電子自旋垂直方向上施加磁場(chǎng)，會(huì)促使一些電子自旋自發(fā)地發(fā)生翻轉(zhuǎn)(向上或向下)，并影響臨近電子自旋的翻轉(zhuǎn)。這種自旋鏈的翻轉(zhuǎn)就像一個(gè)粒子在傳播，因此這種粒子被稱為準(zhǔn)粒子。

　　英國牛津大學(xué)的拉杜?庫爾地和德國亥姆霍茲中心、英國布里斯托爾大學(xué)，盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室的同事們對(duì)這些準(zhǔn)粒子攜帶的能量進(jìn)行了測(cè)量。他們把鈮酸鈷樣品冷卻到40毫開爾文，通過向其發(fā)射中子激發(fā)出準(zhǔn)粒子。通過散射中子的自旋和能量相對(duì)于入射光子束的改變量就能計(jì)算出準(zhǔn)粒子的能量。

　　此次實(shí)驗(yàn)在零磁場(chǎng)條件下測(cè)到了5個(gè)準(zhǔn)粒子?？茖W(xué)家們利用30年前石溪大學(xué)巴里?麥考伊和吳大峻等提出的方程進(jìn)行了理論解釋。

　　拉杜及其同事還在施加磁場(chǎng)的條件下重復(fù)了上面的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到5.5特斯拉的量子臨界值時(shí)，首次探測(cè)到的兩個(gè)準(zhǔn)粒子的能量比接近1.618，這個(gè)數(shù)字正好等于黃金分割率，與E8理論描述的準(zhǔn)粒子相符。

　　E8理論本身預(yù)言能觀測(cè)到8個(gè)準(zhǔn)粒子，但遺憾的是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件所限，此次實(shí)驗(yàn)僅能觀測(cè)到能量最低的兩個(gè)準(zhǔn)粒子。麥考伊認(rèn)為，很難利用中子觀測(cè)到更高能量的準(zhǔn)粒子，因?yàn)槠淠芰颗c涉及兩個(gè)或兩個(gè)以上準(zhǔn)粒子連續(xù)散射所主導(dǎo)的區(qū)域相重疊。

　　拉杜表示，在鈮酸鈷實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的共振態(tài)，使人們得以首次觀測(cè)到發(fā)生在量子世界中的復(fù)雜的對(duì)稱性。此結(jié)果表明，類似“隱藏著”的對(duì)稱性也許同樣主導(dǎo)著其他材料在接近量子臨界點(diǎn)(此時(shí)電子會(huì)根據(jù)量子強(qiáng)相互作用規(guī)則進(jìn)行組織)時(shí)的物理特性。