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国际最新研究:科学家完成迄今最小引力场测量

国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇物理学重要研究成果论文称,研究人员利用两个半径1毫米(mm)的小金球完成迄今最小引力场的测量,这或为今后探索基础物理新领域的实验铺平了道路,比如探索暗物质或是量子物理与引力之间的相互作用。

该论文介绍,引力是一种基本力,但人们对引力的理解一直不完整;引力无法被纳入物理学标准模型,它与量子理论似乎也格格不入。测量极小物体间引力的耦合力或能为这种神秘力提供一些见解,比如与牛顿引力理论预测值的偏差。不过,开展这种测试的难度很大,需要控制严格的环境以确保其他来源和引力本身扰动的最小化。

论文通讯作者、奥地利维也纳大学马库斯·阿斯佩尔迈耶(Markus Aspelmeyer)和同事通过设计一个实验,让引力单独表现为两个质量约90毫克(mg)的小金球之间的耦合力。这项严格控制的实验将外部扰动的影响降到了最低。例如,该实验中使用了一个法拉第屏蔽来阻挡静电力,还将其中一个金球与一个真空室相连,将地震和声音效应最小化;另一个球会周期性地靠近接地的球,从而将引力耦合单独分离出来,使其可以从旋转信号的变化中被检测出来。

这个实验证实了经典的牛顿物理理论,即两个球之间的引力取决于它们的质量和距离。论文作者认为,他们实验的灵敏度有进一步提升空间,将来有望对更小物体间的引力进行测量。

论文作者表示,这类实验或能让研究人员对迄今仍有待探索的基础物理进行测试,包括暗物质的引力效应和量子系统之间的引力耦合。不过,在这类测试中融入量子物理仍颇具挑战。