2017年4月1日上午，中科院院士、北大物理学院院长、凝聚态物理学家谢心澄教授应邀在图书馆110报告厅为南科大师生带来一场题为“量子材料：超导和拓扑绝缘体”的讲座。我校物理系俞大鹏院士主持了本场报告会。

报告会现场

谢心澄是我国凝聚态物理学专家，北京大学讲席教授、物理学院院长， 2015年当选中国科学院院士。他长期从事凝聚态物理理论研究，尤其致力于促进理论与实验研究的深度融合，在量子霍尔效应、电荷及自旋输运、低维量子体系等领域中，对新型量子现象的发现及理解做出了极具创新性的重要贡献。同时，在低维体系输电研究方面，他用光子辅助模型对二维电子系统中微波诱导的“零电阻”现象作出了系统解释；提出用电子droplet态来解释二维金属至绝缘体相变现象；预言了双层体系中可能存在填充因子为1/2的态，为相关实验所证实。在自旋电子学领域，深入讨论了自旋流定义；提出低维体系中关于自旋极化产生和自旋输运调控的新方案、新模型；提出“自旋超导”等具有重大潜在影响的新型量子态等。

谢心澄作报告

谢心澄从层展现象入手，深入浅出地解读凝聚态物理，并且结合百年大事记对超导体特性的发现和从理论到应用的发展进行了详细讲解，同时将可观测的物理现象与抽象的数学概念联系起来，使在座师生对于拓扑绝缘体有了更加直观深刻的理解。

 谢心澄首先用简洁的语言给物理学和凝聚态物理学下了定义，并用学科之间的关联与比较得出物理学是“最基础的科学”这一结论，他的质朴和风趣赢得了满场掌声。通过解读层展现象，他指出粒子的性质与层次有关——即粒子集合所具有的性质不能单纯地看作单个粒子性质的加和，而要视作另一层次上的“新粒子”，应该用全新的概念来解读。

关于超导体的话题，谢心澄用图文表结合的方式进行了全方位介绍，从粒子分类到基本特性，从唯象理论到隧穿效应，大量科学轶事和生动的例子向听众展现了一个精彩的物理世界。在解释常规超导体的超导电性的微观理论（BCS理论）时，他把pairing比作舞会，又把phase coherence比作圆舞曲，将抽象的物理概念具象化，帮助听众迅速理解电子碰撞的概率是如何减小甚至消除的。此外，他还用约瑟夫森解读电子对隧穿的经历告诫青年学子：在科学研究的路上不应迷信权威，而要独立思考，坚持自己的想法。其后，谢心澄用动画的形式展示了拓扑绝缘体的概念，又对霍尔效应进行深入解释，引出量子霍尔效应，指出霍尔电阻具有在强磁场下对系统的连续微变保持不变的特性。

提问环节

在交流提问环节，谢心澄表示，科学家对超导体的研究历史长，因而它目前有着相对更广的应用，同时也有着难以突破的局限，而拓扑材料作为新型研究对象，历史更短，研究相对浅，目前以设想居多，离现实应用尚有距离，但不排除未来可以在新的方向上将这二者的优势进行综合，投入生产应用。

文字：学生新闻社记者 李万佳

图片：学生新闻社记者 沈琮