揭开量子引力——科学家破解了令爱因斯坦困惑的宇宙密码

物理学家成功测量了量子世界中的引力，利用悬浮磁铁的新技术发现了小粒子上的微弱引力，使科学家距离解开宇宙之谜更近了一步。

在弄清楚如何在微观层面测量重力之后，科学家们距离解开宇宙的神秘力量又近了一步。

专家们从未完全理解艾萨克·牛顿发现的力如何在微小的量子领域发挥作用。

就连爱因斯坦也对量子引力感到困惑，并在他的广义相对论中表示，没有任何现实的实验可以展示量子引力。

量子引力的突破

然而，南安普顿大学的物理学家与欧洲的科学家合作，利用新技术成功检测到小粒子上的微弱吸引力。

他们声称这可以为寻找难以捉摸的量子引力理论铺平道路。

经验发表于 科学的进步 杂志使用高功率磁铁来检测微观粒子的重力——小到足以挑战量子领域。

量子实验的艺术家印象。 图片来源：南安普顿大学

开创性的重力研究

主要作者、南安普顿大学的蒂姆·福克斯表示，这些发现可以帮助专家找到我们现实图景中缺失的拼图。

他补充道：“一个世纪以来，科学家们一直试图理解引力和量子力学如何协同工作，但都以失败告终。

“我们现在已经成功测量了有史以来最小质量的引力信号，这意味着我们离理解引力如何协同作用又近了一步。

“从这里开始，我们将开始使用这种技术减小源的尺寸，直到我们到达两侧的量子世界。

“通过理解量子引力，我们可以解开宇宙的一些谜团——比如它是如何开始的，黑洞内部发生了什么，或者将所有的力统一成一个大理论。”

科学尚未完全理解量子世界的规则，但微观层面的粒子和力被认为与正常大小的物体之间的相互作用不同。

南安普顿的学者与荷兰莱顿大学和意大利光子学和纳米技术研究所的科学家一起进行了这项实验，实验由欧盟地平线欧洲 EIC 探路者 (QuCoM) 拨款资助。

他们的研究使用了复杂的装置，包括超导装置（称为陷阱），具有磁场、灵敏探测器和先进的隔振装置。

将小至 0.43 毫克的颗粒保持在高达百分之一度的冰点温度下，测得其拉力微弱，仅为 30 安培。 绝对零度 – 约-273度 摄氏度。

扩大量子研究的视野

南安普顿大学物理学教授亨德里克·乌布利希表示，这些结果为未来在较小物体和力之间进行实验打开了大门。

他补充道：“我们正在突破科学的界限，这可能会带来关于引力和量子世界的新发现。

“我们使用低温和设备来隔离粒子振动的新技术可能会证明测量量子引力的前进方向。

“解开这些谜团将帮助我们揭开有关宇宙结构的更多秘密，从最小的粒子到最大的宇宙结构。”

参考文献：“用以毫克为单位的提升质量测量重力”作者：Tim M. 福克斯和丹尼斯·J. Uitenbroek、Jimmy Plug、Noud van Halteren、Jean-Paul van Soest、Andrea Venanti、Hendrik Ulbricht 和 Tjerk H. 奥斯特坎普，2024 年 2 月 23 日， 科学的进步。
DOI：10.1126/sciadv.adk2949