高维度空间或藏在纳米尺寸里? 科学家这一实验或揭开宇宙真相

高维空间

科学家们使用脉冲慢中子光束来探究0.1 nm(纳米)波长下重力平方反比定律的偏差。这个实验达到了迄今为止所演示的中子实验的最高灵敏度,是决定我们所居住的空间是否真的局限于我们所熟悉的三维空间的重要一步。

通常,实践限制控制了可以做的实验测量,影响了在模型和计算的最可能预测基础上,我们所期望的和真相间的差异,以及由测试验证的调查结果。一组研究人员现已使用了世界上最高强度的中子束线设施,它是日本中部的质子加速器研究设施,以此为引力研究提高灵敏度的极限。

寻找额外维度

大多数人都了解我们周围的事物是如何相互作用的,这是引力作用的结果。这种遵循平方反比定律(ISL)的反应,通过实验降到1毫米以下,以此得到很好说明。远距离的引力相互作用也得到了天文学数据的支持。然而,到目前为止,当接近经常无法预测的量子水平时,几乎没有实验证据支持与ISL达成一致。

来自大阪大学的研究报告作者Tatsushi Shima表示,短距离范围内的引力理论产生的很多效应可以由实验证明。通过成功地扩展外来重力的搜索范围,将其降至0.1nm的短距离,我们已经能够证明至今所报告的最高灵敏度,并产生了实验数据,将有助于解决这些提议。

在日本质子加速器研究设施中,使用高强度脉冲中子束使统计灵敏度得以实现。中子的净电磁中性,意味着实验不受电磁背景的影响,即电磁会干扰探测短距离ISL偏差的其他方法。该实验基于中子—惰性气体散射,是第一次飞行中子散射研究。

高维空间

九州大学的研究作者Tamaki Yoshioka表示,随着世界上最强大的光束线性能得到改善,能同时显著地提高我们的知识和理解。这样的迭代改进是非常具有启发性的。关于引力作用,我们已经在理解我们周围空间的维度上迈出了实质性的步伐。

希望这项研究以及未来进一步提高灵敏度的工作,能有助于阐明我们所在的空间是否局限于三维。

目前,这项研究已经最近发表在《物理评论D》(Physical Review D)杂志上。

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