有史以來(lái)最小的引力已經(jīng)被測(cè)量到，科學(xué)家們推翻了關(guān)于什么才算“太小”而無(wú)法量化的普遍假設(shè)。盡管所有物體都表現(xiàn)出基于其質(zhì)量的某種拉力，但我們最熟悉——并且主要感受到來(lái)自——行星體的影響，就像地球施加在我們身上的重力一樣。

這并不意味著其他小得多的物體沒有自己的引力場(chǎng)，只是到目前為止還沒有現(xiàn)成的方法來(lái)測(cè)量它們。這也不是閑散的好奇心：通過(guò)對(duì)最微小的引力有更細(xì)致的理解，科學(xué)家們可以去尋找現(xiàn)代奧秘，如暗物質(zhì)或暗能量。

它歸結(jié)為由維也納大學(xué)和奧地利科學(xué)院的 Markus Aspelmeyer 和 Tobias Westphal 領(lǐng)導(dǎo)的一組量子物理學(xué)家，以及對(duì)一項(xiàng)非常古老的實(shí)驗(yàn)的前沿研究。卡文迪許方法在 18 世紀(jì)末首次實(shí)施，將重達(dá) 350 磅的一英尺寬的鉛球放在扭擺附近。

它有兩個(gè)由金屬絲懸掛并可以自由旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量：卡文迪什表明鉛球的重力足以使鐘擺偏轉(zhuǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，他和其他人反駁了只有行星和類似的天體具有自身引力的假設(shè)。

該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代版本要小得多。維也納的研究人員使用了一個(gè)直徑為 2 毫米、重量?jī)H為 90 毫克的金球來(lái)代替鉛球。與此同時(shí)，他們的扭擺是一根 2 英寸的玻璃棒，只有半毫米厚，懸掛在玻璃纖維上，每端都有更多的金球。使用激光來(lái)跟蹤任何運(yùn)動(dòng)。

“我們來(lái)回移動(dòng)金球，創(chuàng)造一個(gè)隨時(shí)間變化的引力場(chǎng)，”該團(tuán)隊(duì)的研究人員 Jeremias Pfaff解釋說(shuō)。“這會(huì)導(dǎo)致扭擺在特定的激勵(lì)頻率下振蕩。”

實(shí)際運(yùn)動(dòng)本身只有幾百萬(wàn)分之一毫米，在那個(gè)水平上，該小組被迫采取措施避免來(lái)自您通常不會(huì)考慮的來(lái)源的運(yùn)動(dòng)的潛在影響。例如，靜電力被放置在質(zhì)量之間的導(dǎo)電屏蔽所挫敗，并且鐘擺懸浮在真空室中。但是，其他一些因素只能通過(guò)不尋常的辦公時(shí)間來(lái)解決。

“我們實(shí)驗(yàn)中最大的非重力效應(yīng)來(lái)自我們維也納實(shí)驗(yàn)室周圍的行人和電車交通產(chǎn)生的地震振動(dòng)，”合著者漢斯赫帕奇解釋說(shuō)。“因此，我們?cè)谝归g和圣誕節(jié)假期期間獲得了最好的測(cè)量數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)流量很少。”

雖然這項(xiàng)研究本身很有趣，但今天發(fā)表在《自然》雜志上的研究也有更廣泛的應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在研究質(zhì)量比本實(shí)驗(yàn)中使用的金球輕數(shù)千倍的引力場(chǎng)，最終目標(biāo)是能夠計(jì)算出真正微小的力。這可能允許暗能量或暗物質(zhì)的存在，被認(rèn)為有助于宇宙的形成，通過(guò)它改變重力行為的方式來(lái)識(shí)別。