新量子實驗有望助力物理學家捕獲引力子

物理學家設計了一個實驗，該實驗可能探測到引力子，一種攜帶引力的粒子。如果它確實存在，一個多世紀以來它一直未被研究人員發現。

重力的影響相當明顯。你只需把一個物體從桌子上碰掉，就能看到重力在起作用。

但看到重力的潛在機制並非如此簡單。引力子的相互作用極其微弱，以致從未被探測到，一些專家甚至認爲永遠都探測不到。

來自瑞典斯德哥爾摩大學的一組物理學家滿懷希望，他們的實驗能夠測量“引力聲子效應”，並且首次識別單個引力子。

該實驗會涉及將一塊近 4000 磅的鋁棒冷卻到略高於絕對零度。

然後，它需要連接到連續的量子傳感器，並等待引力波與它接觸。

一旦發生這種情況，該儀器應該會發出規模非常小的振動，傳感器將檢測到。

通過測量儀器的振動，該團隊認爲他們將能夠發現能量水平的細微變化，並檢測到單個引力子。

每個振動信號都可以和以前的數據進行交叉覈對，以確認它們是由引力波事件導致的，而非背景干擾。 不幸的是，那些量子傳感器目前還不存在。該團隊打算在不久的將來製造一些。

“我們確信這個實驗會成功，”該研究的合著者、理論物理學家托馬斯·貝特爾說。

“既然我們知道引力子可以被探測到，這就爲進一步開發合適的量子傳感技術增添了動力。要是運氣好，很快就能捕獲單個引力子。”

引力是大多數人熟悉的物理學四大基本力之一，但同時，它也是最神秘的。

鑑於專家們知曉電磁力存在光子，弱相互作用存在 W 和 Z 玻色子，強相互作用存在膠子，有人便認爲引力應當有其自身的介導粒子，也就是引力子。

回顧物理學領域中一些最早開展的實驗，有助於爲新實驗提供參考信息。

例如，在 20 世紀 60 年代，物理學家約瑟夫·韋伯使用實心鋁圓柱體試圖尋找引力波。這些圓柱體通過鋼絲懸掛起來，以消除背景噪音。

要是引力波穿過圓柱體，它們就會引發振動，而這些振動能夠轉化爲可測量的電信號，這跟新實驗的設計極爲相似。

韋伯聲稱他早在 1969 年就探測到了引力波。然而，他的結果無法被複制。直到 2015 年，這種現象才被探測到。

對韋伯實驗進行升級後，或許能夠探測到引力子。最後的難題在於量子傳感器。研究人員認爲這項技術很快就能投入使用。