物理學(xué)家已經(jīng)找到了一種在量子尺度上測量引力的方法

物理學(xué)家作用于懸浮在磁阱中的微小粒子，剛剛測量了有史以來最小的引力。

該顆粒僅重0.43毫克。而起作用的引力強度是阿托牛頓(10^-18牛頓).這小到足以接近量子領(lǐng)域，預(yù)示著最終弄清楚經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)如何相互作用的可能性。

“一個世紀(jì)以來，科學(xué)家們一直試圖理解引力和量子力學(xué)是如何協(xié)同工作的，但都失敗了。物理學(xué)家蒂姆·福克斯（Tim Fuchs）說萊頓大學(xué)和南安普頓大學(xué)，他們領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。

“現(xiàn)在我們已經(jīng)成功地測量了有史以來最小質(zhì)量的引力信號，這意味著我們離最終實現(xiàn)它是如何協(xié)同工作的又近了一步。

量子引力問題也許可以用棘手來形容，至少到目前為止是這樣。這與我們解釋宇宙的框架有關(guān)。

經(jīng)典物理學(xué)——即重力——解釋了事物在大多數(shù)尺度上是如何運作的。然而，當(dāng)你變得非常微小時，低至原子和亞原子尺度，重力就無法解釋我們所看到的。

為此，物理學(xué)家使用量子力學(xué)，這很棒。但是，正如經(jīng)典物理學(xué)不能應(yīng)用于量子尺度一樣，量子力學(xué)也不適用于經(jīng)典尺度。然而，不知何故，宇宙在運作。這導(dǎo)致科學(xué)家們認(rèn)為，這兩個框架之間的解決方案仍有待找到。

研究這個問題的一種潛在方法是在非常非常小的尺度上探測重力。然而，這比看起來更難：引力在宇宙中無處不在，在地球引力的環(huán)境中梳理出量子尺度的信號絕非易事。

為了規(guī)避這一困境，F(xiàn)uchs和他的團(tuán)隊使用了一種叫做超導(dǎo)磁阱的東西。一個由鉭制成的小疏水閥被冷卻到4.48開爾文（-268.67攝氏度或-451.6華氏度）的臨界溫度。

在腔室中，顆粒懸浮。它由三個 0.25 毫米的釹磁鐵立方體和一個 0.25 毫米的玻璃球粘在一起，形成一個質(zhì)量約為 0.43 毫克的顆粒。

該裝置懸掛在質(zhì)量彈簧系統(tǒng)中的彈簧上，以保護(hù)實驗免受外部振動的影響，低溫恒溫器放置在氣動阻尼器上以限制來自建筑物的振動。

最后，放置一個帶有三個 2.45 公斤黃銅塊的電動輪，以產(chǎn)生重力梯度。這對粒子產(chǎn)生了可測量的影響——引力僅為 30 阿陶牛頓。

這是物理學(xué)家測量重力的最小尺度，跳動三年前創(chuàng)下的紀(jì)錄帶有兩個 90 毫克的金球。

研究人員說，這只是第一步?，F(xiàn)在他們已經(jīng)證明了實驗的功效，他們的目標(biāo)是進(jìn)一步推動它。

“從這里開始，我們將開始使用這種技術(shù)縮小源，直到我們到達(dá)兩側(cè)的量子世界，”Fuchs 說道.“通過了解量子引力，我們可以解開宇宙的一些謎團(tuán)——比如它是如何開始的，里面發(fā)生了什么黑洞，或者將所有力量聯(lián)合成一個大理論。

總會有更多的事情要做——但現(xiàn)在人們開始覺得答案只是一個巨大的飛躍。

該團(tuán)隊的研究已發(fā)表在科學(xué)進(jìn)展.

寶寶起名