迄今最小引力测量

物理学家已经测量了一个小物体的引力场。这个物体是相关测量有史以来最小的—— 一个质量约为90毫克的黄金球。该研究将帮助人们理解引力如何在最小尺度上与量子力学结合在一起。近日，相关论文刊登于《自然》。

人们早就知道对引力的理解缺失了一些东西——它不能解释暗能量是如何加速宇宙膨胀的，也不符合描述物体在非常小尺度上行为的量子力学。要解决这个问题，其中一种方法是观察小物体是如何与引力相互作用的。

奥地利维也纳大学的Markus Aspelmeyer和同事将这一领域推向了迄今为止最小的极端。研究人员用一个专门的水平摆测量了一个半径约为1毫米的黄金小球的引力场。他们将黄金球来回摆动1.6毫米，当它靠近一个与钟摆相连的类似黄金球时，第一个球体的引力只使第二个球体移动了几纳米，于是钟摆就开始摆动了。

通过测量钟摆的移动幅度，研究人员可以计算出第一个黄金球的引力场，这是迄今为止测量的引力最小的物体。为了测量这些微小的引力效应，实验必须非常敏感。研究人员使用黄金球之间的法拉第笼来保护它免受电磁力的影响，并且他们在一年中地震活动最少的时间——圣诞节午夜，在真空中进行了实验，这样气体分子的相互碰撞就不会影响实验结果了。

为了测试引力的最基本特性，实验需要更加灵敏，研究人员已经开始着手这方面的工作，其中包括一个球体和钟摆悬浮的实验装置。

“事实证明，当你在非常小的尺度和质量上做实验测试引力时，理论上，你可以探测暗能量和量子物理的世界。”Aspelmeyer说，“这个实验打开了一扇门。有一天，我们甚至可以直接测量在量子系统中起作用的万有引力，甚至统一万有引力和量子世界。”（唐一尘）