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在宏观尺度上，重力的影响很容易观察到：想想落下的苹果，或者行星绕太阳的运动。 然而，在原子层面，这种力非常微弱，使得其量子效应难以测量。 但是，今天发表在《自然》杂志上的一份报告中详述的观察结果最终证实了量子规则的预测：即，受重力影响的基本粒子通过量子跃迁从一个能量状态跃迁到另一个能量状态。
为了研究重力的量子效应，法国格勒诺布尔的劳厄-朗之万研究所的瓦列里·V·涅斯维热夫斯基及其同事设计了一个巧妙的实验。 他们取一束超冷中子，让它们在下方的反射镜和上方的中子吸收器之间飞行。 通过改变吸收器的高度，他们可以控制粒子在穿过陷阱的抛物线路径时速度的垂直分量。 在经典领域，任何垂直速度的中子都可以完全穿过陷阱到达远端的探测器。 升高吸收器只会允许更多的中子这样做。 但是在量子层面，重力应该阻止任何中子存在于这个陷阱中——因此也无法到达另一端的探测器——除非其垂直速度与第一量子态的能量完全对应。 实验结果证实了这一点。
“我们对地球引力场中中子量子态的实验观察再次证明了物质量子性质的普遍性，”作者写道，“但在这个阶段，我们只展示了一种预期的现象——尽管不容易证明。” 他们说，扩展这项研究将需要改进超冷中子源。 尽管如此，正如洛斯阿拉莫斯国家实验室的托马斯·鲍尔斯在随报告附带的评论中指出的那样，这项工作“可以为物理学家提供一种探测物质基本性质的新方法。”