該實驗測量的時空擾動幅度小于頭發(fā)直徑的萬億分之一。

威爾士的科學(xué)家建造出世界最靈敏的桌面干涉儀，這種微型超精密儀器能測量到小于人類發(fā)絲直徑萬億分之一的時空畸變。 Cardiff University的研究團隊通過為極高頻率引力波的存在設(shè)定新界限，朝著理解量子引力的本質(zhì)邁出勇敢一步。

這項名為"量子增強時空測量"的實驗由Cardiff University物理與天文學(xué)院研發(fā)。據(jù)團隊介紹，量子增強時空測量實驗?zāi)軝z測到比人類頭發(fā)寬度小100萬億倍的長度變化，在僅3小時的實驗中就創(chuàng)下靈敏度新紀(jì)錄。該成果有望幫助科學(xué)家研究關(guān)于時空、引力及暗物質(zhì)存在的新物理學(xué)。

引力波是愛因斯坦首次預(yù)言的時空結(jié)構(gòu)漣漪，通常由LIGO和Virgo等天文臺以低頻探測，用于捕捉黑洞碰撞等事件產(chǎn)生的信號。但由原初黑洞或早期宇宙過程產(chǎn)生的更高頻率引力波始終難以捕捉。

為攻克這一難題，研究團隊采用先進干涉測量技術(shù)，通過合并鏡面激光反射來探測極微小的距離變化，進而探究最微弱的時空波動。該大學(xué)引力探索研究所博士研究生、研究第一作者阿比納夫·帕特拉表示："我們的實驗試圖解答時空是否具有'量子化'特性。現(xiàn)代物理學(xué)將空間與時間視為統(tǒng)一物理實體而非獨立概念。"

通過關(guān)聯(lián)兩臺獨立干涉儀的數(shù)據(jù)，團隊排除了量子引力理論可能預(yù)測的某些高頻引力波。這種關(guān)聯(lián)方法使他們能從隨機噪聲中分離潛在信號，有效濾除地震振動或熱波動等局部干擾。

研究合著者哈特穆特·格羅特博士指出，該成果證明了緊湊型儀器在探索量子力學(xué)與相對論邊界方面的強大能力。他透露："量子引力理論會表現(xiàn)為時空漲落，而這正是干涉儀擅長測量的領(lǐng)域。QUEST是研究量子引力問題的干涉測量方案。"據(jù)格羅特介紹，該實驗歷時四年才完成設(shè)計、安裝與調(diào)試，凝聚了引力波干涉測量技術(shù)發(fā)展的全部經(jīng)驗。

目前團隊已驗證該裝置的靈敏度，下一階段將開展持續(xù)數(shù)月的觀測任務(wù)以進一步提升探測閾值。未來的測試可能幫助揭示某些量子引力模型預(yù)測的時空漲落，為理解暗物質(zhì)、真空能量與引力場之間的相互作用帶來曙光。

這項研究成果已發(fā)表于《物理評論快報》期刊。

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