指数=1

科技日报记者 张梦然

英国《自然》杂志近日发表一项物理学最新研究成果:欧洲科学家团队称,他们完成了对迄今最小引力场的测量。研究人员利用两个半径1mm的小金球完成了这次测量,这一成果完善了人们对引力的理解,亦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。

研究人员利用两个1mm直径的金球测量引力。
图片来源:《自然》在线版

引力是自然界最基本的一种力,我们已知这是任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力,但我们对引力的理解,其实一直都不完整——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的力提供一些见解,比如与牛顿引力理论预测值的偏差。不过,开展这种测量的难度很大,需要严格控制的环境以确保其他来源和引力本身扰动的最小化。

此次,包括奥地利维也纳大学科学家马库斯·阿斯佩尔梅耶在内的研究团队,设计了一个全新实验,让引力单独表现为两个质量约90mg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——比如,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。而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。研究人员认为,他们实验的灵敏度还有进一步提升的空间,将来有望对更小物体间的引力进行测量。

在随附的新闻与观点文章中,德国联邦物理技术研究院(PTB)科学家认为,这类实验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。不过研究人员在最后总结中也表示,以现阶段的科学水平,在这类测试中融入量子物理仍颇具挑战。

总编辑圈点:

人类的力学观,可以说是被牛顿开启的,在他之前,人们对引力的理解是魔法、巫术和鬼怪。在漫长的发展中,我们知道了引力是空间扭曲的产物,这是现阶段最被广泛接受的一种诠释,但我们依然不能说,已经完全明白了引力的现象和本质。科学,其实是一步一步逐渐触及自然的过程。理解引力的奥秘,其实也是在孜孜不倦地探索自然,探索人和自然之间、自然和自然现象之间所存在的一种神秘联系,什么是错觉?什么又是真实发生的?答案可能会被不断推翻。