量子物理学--Euro™最大的悖论之一可能已经失去了它的主要解释

这是量子理论中最奇怪的信条之一：一个粒子可以同时出现在两个地方--然而我们只能在这里或那里看到它。教科书上说，观察粒子的行为会使它“坍塌”，这样它只会随机出现在它的两个位置中的一个位置。但物理学家们对为什么会发生这种情况争论不休，如果确实发生了这种情况的话。现在，最有可能导致量子崩塌的机制之一--重力--遭遇了挫折。

引力假说起源于20世纪60年代的匈牙利物理学家Károlyházy Frigyes和80年代的Lajos Diósi。其基本思想是，任何物体的引力场都在量子理论之外。它拒绝被置于不同状态的尴尬组合或“叠加”中。因此，如果一个粒子既在这里又在那里，它的引力场试图做同样的事情--但它不能承受太长时间的张力；它会坍塌，并将粒子带走。

著名的牛津大学数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)在20世纪80年代末支持这一假说，因为他说，这消除了以人类为中心的观念，即测量本身不知何故导致了崩溃。“它发生在物理学中，并不是因为有人来看它。”

迪奥西现供职于维格纳研究中心，也是这篇新论文的合著者，他指出，尽管如此，这一假设似乎不可能用任何现实的技术来探索。30年来，我一直在我的国家受到批评，认为我在猜测一些完全无法测试的东西。

现在，新的方法使这一点变得可行。在这项新的研究中，迪奥西和其他科学家寻找了量子崩塌会自我揭示的多种方式中的一种，无论是通过重力还是其他机制：崩塌的粒子会随机转向，加热它所在的系统。法兰克福高级研究所的合著者桑德罗·多纳迪说：“这就像你踢了一个粒子一样。”

如果粒子带电，它在转向时会发出光子辐射。受到相同引力倾斜的多个粒子将会一致发射。“你有一个放大的效应，”罗马国家核物理研究所的合著者CătăLina Curceanu说。

为了验证这个想法，研究人员用咖啡杯大小的锗晶体建造了一个探测器。他们寻找锗核中产生电脉冲的质子发出的过量x射线和伽马射线。科学家们选择了光谱的这一部分来最大化放大。然后，他们将晶体用铅包裹起来，放在意大利中部格兰萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory)地下1.4公里处，以保护其免受其他辐射源的伤害。他们在今天的“自然物理”杂志上报道，在2014年和2015年的两个月里，他们看到了576个光子，接近自然辐射预期的506个光子。

相比之下，彭罗斯的模型预测了7万个这样的光子。“你应该在锗实验中看到一些坍塌效应，但我们没有，”Curceanu说。这表明，事实上，引力并没有将粒子从量子叠加中摇晃出来。(该实验还限制了不涉及重力的坍塌机制，但不排除这种可能性。)

南安普顿大学的伊维特·富恩特斯说，为了证实这一结果，物理学家需要直接设计这些叠加，而不是依赖随机的自然发生：“原则上，你应该能够将大质量粒子叠加在一起。所以让我们开始吧。“。她说，她的团队正致力于在略高于绝对零度的温度下创建由1亿个钠原子组成的云。

尽管彭罗斯称赞了这项新工作，但他认为不可能真的测试他的模型版本。他说，他对粒子的转向从来都不舒服，因为它们可能会导致宇宙获得或失去能量，这违反了物理学的基本原理。在大流行封锁期间，他一直在创建一种新的、改进的模式。“它不会产生热量或辐射，”他说。在这种情况下，重力可能会导致坍塌，但却隐藏了它的轨迹。

新不伦瑞克市罗格斯大学的理论物理学家Maaneli Derakhshani说，锗质子和电子之间的相互作用等其他因素也可能掩盖这一信号。总而言之，他说，如果重力确实导致了坍塌，这个过程必须比彭罗斯最初提出的更复杂。“人们可以合理地争辩说，…。果汁不值得挤。“