检测到超弱引力场

物理学中已知四种基力：弱和强的相互作用，以及电磁和引力力。引力力是这四个最弱的力。出于这个原因，因为实验不能从地球的重力屏蔽，在实验室中难以在实验室中进行重力场的测量 - 即使对于具有多千克批量的物体也是难以做到的。但在大自然中写作，Westphal等。 1报告检测两种肿块之间的引力耦合仅约90毫克。

在物理标准模型中统一了弱，强，电磁互动，但不能将重力集成到该模型中。目前可用于描述重力的最佳模型是相对论的一般理论。这一理论到目前为止，任何测试都没有失败，但事情是奇怪的，因为它不能在量子力学方面解释。

然而，对于大多数科学的目的，我们不需要利用众所周知的一般相对论，以解释重力 - Isaac Newton的普遍引力2的定律完美。在1687年出版，牛顿的法律规定，两个身体之间的引力吸引力与他们的群众成比例，并与它们之间的距离的平方成反比。这证明这不仅是为了描述大多数天文观察，而且在实验室实验中是正确的。例如，可自由落下的物体（例如从树落下的苹果）的轨迹可以通过少于十亿3个部分的精度来测量，结果与牛顿的预期吻合一致法律。

然而，在二十世纪，疑惑涉及本法的一般正确性：在20世纪30年代初观察到星系中的星系中的星星的异常速度分布，不能使用牛顿的法律来解释5.即使是相对论的一般理论也是如此不能解释这种现象。一个解释是假设暗物质6的存在 - 一种看不见的，而是生成的宇宙的成分。但是，没有人真的知道这个暗物质是什么。

另一个解释，这是争议但更容易融入模型而不是暗物质，是牛顿的引力法需要纠正。在20世纪80年代提出了一种尝试这种纠正的一个理论，并称为改进的牛顿动力学7.这种理论的基础是，引力场强（引脚引起的加速度）在大距离上不关注牛顿的逆行法。

另一个谜是，引力力比电磁力弱大约36个数量级。这称为层次结构问题8。

被称为弦理论的框架，该框架是部分地开发的，以提供量子 - 理论的重力描述，通过提出比我们可以观察到的三个空间尺寸更多的空间尺寸来解决这个问题。重力 - 与其他三种基本力量不同 - 被认为是渗透这些额外的尺寸。如果是的，那么这可以解释为什么重力力比电磁力9弱得多。另一种后果是在某个空间范围内，牛顿的逆平方法不能描述重力。

关于重力的另一个特殊的事情是牛顿重力常数的独立测量（G，在重力效应的计算中使用的基本常数）具有广泛的变化。其他基本常数的实验测定，例如Boltzmann常数11或光速12，融合为测量的数量和精度增加。这没有发生这种情况。

Westphal和同事的实验可能需要更接近理解重力的奥秘的一步。他们使用扭转平衡的微型版本研究了重力 - 1798年首次使用的装置，以测量地球的密度13（一种等同于测量G的实验），并且仍然是金标准用于确定G 14的装置。

扭转平衡由悬挂在垂直悬挂线上的水平杆，并附有顶部的测试质量。地球的引力吸引力在垂直方向上作用，电线具有大的刚度。但是在水平方向上，线材很容易扭曲并且具有微小的弹簧常数 - 非常弱的力以直角施加到杆上导致杆的大旋转。因此，平衡在水平面中产生几乎重力的无重力环境（更准确地描述为微匍匐）。这对于检测小力是完美的，例如附近物体（源极质量）在杆上施加在杆上的引力拉动。

在G的典型测定中，源块重（几千克），以补偿重力的弱点。相比之下，Westphal和同事使用了金色球体仅92毫克（图1），大约4个储物的质量。这是在这种实验中使用的最低源极性。

使用牛顿的重力定律的计算表明，在两个球形质量的90毫克的力量之间的力，其质量分离为2.5毫米（大约Westphal和同事实验的参数）仅为9×10 -14牛顿。这大致相同的力，它在地球的重力场中的9个皮科（1 pg为10 -12 g）的质量;要进入观点，9 pg大约是人红细胞的质量。因此，大挑战是从实验中的背景“噪声”中提取这种极小的重力信号，以及来自当源和测试质量距离的小距离分离时，其他力（例如电磁相互作用）变得比重力力更强。

Westphal等。因此，通过在扭转平衡中周期性地改变源极质量的位置来调制信号。由于时间依赖的重力相互作用，在信号调制频率（12.7 milliHertz）的频率下在水平平面中振荡的平衡。由于球形质量的引力场是非线性的（牛顿逆平衡法的后果），因此还刺激了宽度以越高的频率振荡，这些频率是调制频率的倍数（称为更高次谐波）。可以在实验中清楚地识别这种效果，从而提供质量之间的重力耦合的签名。

检测这种微型重力信号本身是激发促进的结果，但是通过确定G的实验来进一步进一步进一步进一步。鉴于其系统的实验不确定性尚未针对G.的精确测量尚未优化其系统的实验性不确定性，他们估计偏离国际商定的价值（参见Go.nature.com/2bwkrqz）大约9％ - 少量少量 - 较少。实验是因此，首先表明牛顿的重力定律甚至掌握了那么小的源肿块。

下一步是推动甚至更小的群众 - Westphal等人。 建议最终可以测量10 -8千克的大众的引力领域。 但是，需要做很多工作来实现这一目标。 第一个任务将大大减少扭转平衡的振荡的阻尼，这不会容易。 但是，如果可以完成，那么最终会观察到可能的量子重力效应。