量子重力理論推進！物理學家成功用超導磁阱測出迄今最小質量重力

管轄宇宙大尺度結構的重力聽起來很強大，但它進入微觀世界也一籌莫展，量子尺度下甚至看起來根本不存在，科學家百年來一直試圖整合拒絕統一的廣義相對論與量子理論。現在，歐洲物理學家團隊成功測出迄今已知最小質量的重力現象，讓我們離兩種理論的界限更進一步。

描述重力的廣義相對論統轄著大尺度結構，如行星、太陽系、星系，然而重力交互作用從根本上來說很弱，只有在宏觀尺度上才會顯得突出，一進入微觀世界（如分子、原子、電子）就會失效，因為隨著質量越小、重力也越小，量子尺度下看起來甚至根本不存在重力，

也就是說，我們不知道在由量子效應主導的微觀世界下，重力正發生什麼事情，也不知道重力的量子相干效應是否變得明顯，支配宏觀宇宙的規則不適用於微觀世界，必須改由量子論接手描述其他三種基本作用力。

令科學家懊惱的是，這兩種理論百年來都接受過各種實驗驗證，各自強大又準確，偏偏兩邊也互不相容，即某些情況下廣義相對論與量子理論不可能同時正確，因此科學界一直致力集兩方理論於大成，也就是統合成「量子重力理論」。

若成功，我們就能簡單解釋從最小尺度到最大宇宙的一切，釐清重力在量子尺度如何表現，可以幫助解決宇宙重大謎團，比如一切如何開始、黑洞內部發生什麼事情。

最近，來自南安普敦大學、萊頓大學、CNR IFN 的物理學家們成功測量有史以來最小質量明顯的重力，讓我們更接近經典物理學與量子物理學界限，也更進一步理解廣義相對論、量子理論如何協調工作。

在這項新量子實驗中，團隊於低溫恆溫器（cryostat）放置一個寬度不足 1 毫米、僅重 0.43 毫克的物體，懸浮在由鉭製成、溫度零下 273℃ 的磁阱中，以超導量子干涉儀（SQUID）測量磁阱之間的引力耦合，最終成功測得該懸浮微粒重力為 30 阿牛頓（aN），或者說 0.00000000000000003 牛頓（N）。

研究人員表示，這項實驗為量子重力理論指引了前進方向，將幫助我們解開從最小粒子到宏觀宇宙結構的更多奧秘，超越經典物理學理解重力本質。

新論文發表在《Science Advances》期刊。

（首圖來源：pixabay）