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物理学家成功地测量了微小粒子所受到的微弱引力

2024-3-8 93 3/8

科学家们在研究出如何在微观层面测量万有引力之后,距离揭开宇宙神秘力量的面纱又近了一步。此前,人们从未完全理解牛顿发现的力是如何在微小的量子世界中发挥作用的,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说,没有任何现实的实验可以显示量子版的引力。

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,利用一种新技术成功地探测到了一种微小粒子所受到的微弱引力。

他们声称,这可能为找到难以捉摸的量子引力理论铺平道路。

这项发表在《科学进展》杂志 上的实验利用悬浮磁铁探测微观粒子的引力--微小到接近量子领域。

物理学家成功地测量了微小粒子所受到的微弱引力

量子实验的艺术印象。资料来源:南安普顿大学

第一作者、南安普顿大学的蒂姆-福克斯(Tim Fuchs)说,这些结果可以帮助专家们找到我们的现实图景中缺失的拼图。

他补充说:"一个世纪以来,科学家们一直试图弄清万有引力和量子力学是如何协同工作的,但都以失败告终。现在,我们成功地测量到了有记录以来质量最小的引力信号,这意味着我们离最终实现引力信号如何协同工作又近了一步。从这里开始,我们将利用这种技术缩小源的规模,直到我们到达两边的量子世界。通过理解量子引力,我们可以解开宇宙中的一些谜团--比如宇宙是如何开始的,黑洞内部发生了什么,或者将所有的力统一到一个大理论中。"

科学界尚未完全理解量子领域的规则--但人们相信,微观尺度上的粒子和力的相互作用与常规尺寸的物体不同。

南安普顿的学者与荷兰莱顿大学和意大利光子学与纳米技术研究所的科学家共同进行了这项实验,实验经费来自欧盟地平线欧洲 EIC 开拓者基金(QuCoM)。

他们的研究使用了一套复杂的装置,包括被称为陷阱的超导装置、磁场、灵敏探测器和先进的隔振装置。

它在绝对零度以上百分之一摄氏度(约零下273 摄氏度)的冰点温度下悬浮一个 0.43 毫克大小的微小粒子,测量到了微弱的拉力,仅为 30aN 。

拓展量子研究的视野

南安普顿大学物理教授亨德里克-乌尔布里希特(Hendrik Ulbricht)说,这些结果为今后在更小的物体和力之间进行实验打开了大门。他补充说:"我们正在推动科学的发展,这可能会带来关于引力和量子世界的新发现。我们的新技术利用极低的温度和设备来隔离粒子的振动,这很可能被证明是测量量子引力的未来方向。揭开这些谜团将有助于我们解开宇宙结构的更多秘密,从最微小的粒子到最宏伟的宇宙结构。"

编译自:ScitechDaily

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