新量子实验有望助力物理学家捕获引力子

物理学家设计了一个实验，该实验可能探测到引力子，一种携带引力的粒子。如果它确实存在，一个多世纪以来它一直未被研究人员发现。

重力的影响相当明显。你只需把一个物体从桌子上碰掉，就能看到重力在起作用。

但看到重力的潜在机制并非如此简单。引力子的相互作用极其微弱，以致从未被探测到，一些专家甚至认为永远都探测不到。

来自瑞典斯德哥尔摩大学的一组物理学家满怀希望，他们的实验能够测量“引力声子效应”，并且首次识别单个引力子。

该实验会涉及将一块近 4000 磅的铝棒冷却到略高于绝对零度。

然后，它需要连接到连续的量子传感器，并等待引力波与它接触。

一旦发生这种情况，该仪器应该会发出规模非常小的振动，传感器将检测到。

通过测量仪器的振动，该团队认为他们将能够发现能量水平的细微变化，并检测到单个引力子。

每个振动信号都可以和以前的数据进行交叉核对，以确认它们是由引力波事件导致的，而非背景干扰。 不幸的是，那些量子传感器目前还不存在。该团队打算在不久的将来制造一些。

“我们确信这个实验会成功，”该研究的合著者、理论物理学家托马斯·贝特尔说。

“既然我们知道引力子可以被探测到，这就为进一步开发合适的量子传感技术增添了动力。要是运气好，很快就能捕获单个引力子。”

引力是大多数人熟悉的物理学四大基本力之一，但同时，它也是最神秘的。

鉴于专家们知晓电磁力存在光子，弱相互作用存在 W 和 Z 玻色子，强相互作用存在胶子，有人便认为引力应当有其自身的介导粒子，也就是引力子。

回顾物理学领域中一些最早开展的实验，有助于为新实验提供参考信息。

例如，在 20 世纪 60 年代，物理学家约瑟夫·韦伯使用实心铝圆柱体试图寻找引力波。这些圆柱体通过钢丝悬挂起来，以消除背景噪音。

要是引力波穿过圆柱体，它们就会引发振动，而这些振动能够转化为可测量的电信号，这跟新实验的设计极为相似。

韦伯声称他早在 1969 年就探测到了引力波。然而，他的结果无法被复制。直到 2015 年，这种现象才被探测到。

对韦伯实验进行升级后，或许能够探测到引力子。最后的难题在于量子传感器。研究人员认为这项技术很快就能投入使用。