实验可能让物理学家首次“看到”引力

一组研究人员提出了一项实验，以最终一睹难以捉摸的“引力子”的真容（如果它确实存在的话）。

我们可以看到重力非常简单，只需通过望远镜观察恒星和行星的运动即可。或者，如果您懒得安装望远镜，将其推倒并看着它坠落地面就足够了。

但要看到其中的根本机制则有点棘手，几百年来一直困扰着物理学家。目前最大的问题是引力——与其他力不同——已经逃脱了量化。虽然这是一个花哨的词，但它实际上意味着我们可以在宏观世界中看到引力的影响（比如恒星影响行星，或大物体影响其他大物体），但无法深入到微小的粒子层面。

其他力，比如弱力和强力，都有我们已知的粒子来介导它们。弱力由W 玻色子和 Z 玻色子，而强力则由胶子。这自然导致一些物理学家相信，如果引力可以量化，那么它就会有自己的中介粒子，被称为“引力子”。

虽然我们从未见过这样的粒子，但物理学家对于它的可能存在地点还是有一些限制的。例如，可能没有质量，考虑到重力和引力波以光速传播（或所有无质量粒子必须传播的速度，除非你真乱与他们一起）。

虽然引力波探测器已经证实了引力波的存在，并且除此之外还有很多，观察单个引力子则困难得多。

史蒂文斯理工学院物理学教授伊戈尔·皮科夫斯基在一篇论文中解释道：“这是一项长期以来被认为不可能实现的基础实验，但我们认为我们已经找到了一种方法来实现它。”陈述.虽然设备需要非常灵敏，但实验装置却出奇的简单，只使用声学谐振器和被称为“量子传感”的能量状态检测方法。

“我们的解决方案类似于光电效应，正是光电效应让爱因斯坦提出了光的量子理论，”皮科夫斯基解释道，“只不过用引力波取代了电磁波。关键在于，物质和波之间的能量交换是分立的——单个引力子被吸收和发射。”

在实验中，一个由铝制成的大圆柱体将被冷却到最低量子态。当引力波从大型天文事件（如黑洞合并）穿过圆柱体时，圆柱体应该会受到扭曲。通过测量圆柱体的振动，研究小组认为应该能够看到引力子被吸收时能量的微小变化。

参与这项研究的斯德哥尔摩大学研究生 Germain Tobar 补充道：“通过观察材料中的这些量子跃迁，我们可以推断出引力子被吸收了。我们称之为‘引力声子效应’。”

虽然这对于寻找引力子来说是一个很有前途的想法，但不幸的是我们还没有达到这个目标。

托巴尔解释道：“最近我们在材料中观察到了量子跃迁，但尚未达到我们需要的质量。但技术进步非常迅速，而且我们对如何让其更容易实现也有更多的想法。”

也许不久的将来，我们就能找到难以捉摸的引力子，或者排除或限制它。

该研究发表于自然通讯。