长期以来，科学家们一直寻求统一广义相对论和量子力学理论，旨在实现引力的量子描述。德克萨斯大学阿灵顿分校(UTA)的物理学家和一项国际合作在《自然物理学》上发表了一项新研究，利用南极冰立方天文台检测到的超高能中微子粒子，深入研究了这两种理论之间的界面。然而，该研究没有发现预期量子引力效应的证据。

“将量子力学与引力理论统一起来的挑战仍然是物理学中最紧迫的未解决问题之一，”合著者、UTA物理学副教授本杰明·琼斯(BenjaminJones)说。“如果引力场的行为与自然界中的其他场类似，那么它的曲率应该表现出随机的量子涨落。”

寻找量子引力的特征

国际IceCube合作团队由来自世界各地的300多名科学家组成，在南极洲南极附近一平方公里的范围内放置了数千个传感器来监测中微子。这些不寻常但丰富的亚原子粒子呈中性电荷且没有质量。该团队研究了超过300,000个中微子，寻找时空中随机量子涨落的迹象，如果引力是量子力学的话，当粒子在地球上长距离传播时，这种涨落是可以预料到的。

UTA研究生AkshimaNegi和GrantParker是研究团队的成员。“我们通过研究冰立方天文台检测到的中微子的味道来寻找这些波动，”内吉说。“我们的工作得出的测量结果比以前的测量灵敏得多(某些模型超过一百万倍)，但没有找到预期量子引力效应的证据。”

关于未知物理的有力陈述

时空量子几何的未观测是对在量子物理学和广义相对论的界面上运行的仍然未知的物理学的有力陈述。这项研究代表了UTA近十年来对冰立方天文台所做贡献的最后一章。

琼斯说：“我的小组现在正在进行新的实验，旨在利用原子、分子和光学物理技术了解中微子质量的起源和价值。”

该研究的发现凸显了将量子力学与引力理论统一起来所面临的持续挑战，这仍然是物理学中最紧迫的未解决问题之一。随着科学家继续探索这两种理论之间的接口，新的见解和发现可能会出现，使我们更接近对宇宙基本性质的更全面的理解。