物理学家在一项实验中测量出了有记录以来最小的引力场，该实验有助于寻找物理学的统一理论。

在物理学已知的四种基本力中——弱相互作用和强相互作用，电磁力和引力——只有引力还没有被整合到被称为“标准模型”的物理学手册中，该模型描述了亚原子粒子的动物园行为。相反，引力是由爱因斯坦的广义相对论来描述的，但当它在量子尺度上分解时，我们对宇宙的最好印象就被分成了两部分。

因此，物理学仍然无法描述重力在亚原子尺度下是如何工作的，这让物理学家们在理解黑洞中心的奇点，或者为什么重力的强度比其他所有力都弱得多的问题上摸不着头脑。

但一项新实验测量了两个直径仅为2毫米的金球体之间的微小引力，这可能是众多实验中的第一个，为引力在这种尺度下如何运作提供线索。

“这是一个概念验证实验，目的是创建一个传感器，能够测量非常小的加速度，并建立一种方法，使我们能够探测更小的引力，”该研究的合著者、维也纳大学的博士生杰里米亚斯·普法夫(Jeremias Pfaff)告诉趣味科学。“长期来看，我们想要回答一个叠加态的量子物体的引力场是什么样的，但在这个过程中还有很多工作要做，”Pfaff说，他指的是同时处于两个量子态的亚原子粒子所经历的引力。

去看看在小的尺度上,重力是如何工作的研究人员使用一个小版本的扭秤——设备于1798年首次由英国科学家亨利·卡文迪什来测量地球的密度,并从引力常数称为G的力量。

扭力天平是一根横杆，由一根有两个质量的金属丝悬挂在其中心，在扭力天平的两端分别连接着金球体。这意味着，如果沿杆的水平轴施加一个微小的力，导线就会扭曲，科学家可以根据杆的旋转程度来测量所施加的力。通过将第三个黄金球体与连接在金条末端的一个球体靠近，研究人员能够测量它与连接的球体之间的重力。

研究人员寻找的力是很小的。大约是9 × 10^ - 14牛顿，这相当于三分之一的人类血细胞在地球重力场中所受的力。因此，这个实验必须非常敏感，研究人员必须尽量减少暴露在外界噪音下，确保设备上没有杂散电荷，并找到一种方法来发现所需的信号。

“城市环境也远非理想，”普法夫说。“令人震惊的是，我们不仅对小地震很敏感，而且对当地的有轨电车和公共汽车也很敏感。我们甚至可以在数据中看到维也纳城市马拉松比赛。”

他们先用电离氮淹没仪器周围的区域，然后将仪器放入真空中，从而消除了任何杂散电荷。他们还通过缓慢地移动两个球体，使他们所寻找的微小引力信号更加突出。

就像闪烁的光比恒定的光更容易被发现一样，与静止的情况相比，两个球体之间不断增大和缩小的引力更容易被发现。这使得研究人员可以找到两个球体之间的引力强度，也可以找到他们自己对引力常数的测量。

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在更小的尺度上，研究人员可以开始发现物质通过引力相互作用的全新方式——遵循量子世界更为奇异的规则的方式。如果他们真的做到了，物理学可能最终开始在我们的宇宙大图片和小图片之间架起一座桥梁。

“扩大我们对这种难以捉摸的力量的知识，可能帮助我们收集线索，找到对我们的物理现实的更基本的理解，”Pfaff说。