《在用量子测量重力后,科学家更接近解决宇宙之谜》

  • 来源专题:计量基标准与精密测量
  • 编译者: 李晓萌
  • 发布时间:2024-04-18
  • 科学家们在研究出如何在微观层面上测量重力后,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,在他的广义相对论中,他说没有任何现实的实验可以证明量子引力。

    但现在,南安普顿大学的物理学家与欧洲科学家合作,使用一种新技术成功地探测到了一个微小粒子的微弱引力。

    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。

    这项实验发表在《Science Advances》期刊上,使用悬浮磁铁检测微观粒子上的重力——这些粒子足够小,可以进入量子领域。

    来自南安普顿大学的首席作者Tim Fuchs表示,研究结果可以帮助专家在我们的现实图景中找到缺失的拼图。

    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是如何协同工作的,但都失败了。

    “现在我们已经成功地以有记录以来最小的质量测量了引力信号,这意味着我们离最终实现它是如何协同工作又近了一步。

    “从这里开始,我们将开始使用这项技术缩小源的规模,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,或者将所有的力量统一为一个大理论。”

    科学界还没有完全理解量子领域的规则,但人们认为,微观尺度上的粒子和力的相互作用与规则大小的物体不同。

    南安普顿的学者与荷兰莱顿大学和意大利光子与纳米技术研究所的科学家进行了这项实验,资金来自欧盟地平线欧洲EIC探路者基金(QuCoM)。

    他们的研究使用了一种复杂的装置,包括被称为陷阱的超导设备,带有磁场、灵敏的探测器和先进的振动隔离。

    它将一个0.43毫克大小的微小颗粒悬浮在绝对零度以上百分之一度(约-273摄氏度)的冷冻温度下,测量到其微弱的拉力,仅为30aN。

    南安普顿大学的物理学教授Hendrik Ulbricht说,这些结果为未来在更小的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,这可能会导致关于引力和量子世界的新发现。

    “我们的新技术使用极冷的温度和设备来隔离粒子的振动,这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解开更多关于宇宙结构的秘密,从最微小的粒子到最宏伟的宇宙结构。”

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