科學家完成至今最小重力場測量

在一項物理學研究中，研究人員利用兩個半徑一毫米的小金球，完成到目前為止最小重力場測量，為今後探索基礎物理新領域實驗鋪平道路，比如探索暗物質或是量子物理與重力之間的相互作用。

重力是一種基本力，但人們對重力的理解一直不完整；重力無法納入物理學標準模型，它與量子理論似乎也格格不入。測量極小物體間重力的耦合力或能為這種神秘力量提供一些見解，比如與牛頓重力理論預測值的偏差。不過，開展這種測試的難度很大，需要嚴格控制環境以確保其它來源和重力本身擾動影響減至最小。

奧地利維也納大學馬庫斯·阿斯佩爾邁耶（Markus Aspelmeyer）團隊設計一個實驗，讓重力單獨表現為兩個質量約90毫克的小金球之間的耦合力。這項嚴格控制的實驗將外部擾動的影響降到最低。例如，該實驗中使用了一個法拉第屏蔽來阻擋靜電力，還將其中一個金球與一個真空室相連，將地震和聲音效應最小化；另一個球會周期性地靠近接地的球，從而將重力耦合單獨分離出來，使它可以從旋轉訊號的變化中檢測出來。

這個實驗證實經典牛頓物理理論，即兩個球之間的重力取決於它們的質量和距離。研究團隊認為實驗的靈敏度有進一步改善的空間，將來有望對更小物體間的重力進行測量。

這類實驗或能讓研究人員對有待探索的基礎物理進行測試，包括暗物質的重力效應和量子系統之間的重，力耦合。不過，在這類測試中融入量子物理仍頗具挑戰。

【圖：維也納大學；文：節錄自科學網頁；新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在2021年3月10日出版的《自然》期刊