根据在短距离引力强度的新测量，如果存在额外的空间维度，它们必须小于人类头发丝宽度的一半左右。研究人员发现，当物体之间的距离小至 56 微米时，支配行星之间引力作用的定律仍然适用。他们在《物理评论快报》本周刊报告中称，这一发现排除了 44 微米或更大的额外维度。
发现尺寸相对较大的几微米额外维度将为弦理论提供引人注目的证实。弦理论是一个尚未被证实的方程体系，它可能将引力与通常不相容的量子物理学领域统一起来。“即使我们还没有看到任何东西，这些结果也为人们可以合理提出的理论设定了界限，”华盛顿大学的实验物理学家和研究作者埃里克·阿德尔伯格说。“检验平方反比定律[即牛顿引力定律]是寻找额外维度的万无一失的方法。”
“我非常欣赏这类实验；我认为它们非常棒，”约翰·霍普金斯大学的理论粒子物理学家拉曼·桑德鲁姆说。原则上，这样的测试可以有效地排除微米尺寸额外维度的理论，他说。为了研究这些问题，研究人员通常会期望使用大型粒子加速器，例如大型强子对撞机 (LHC)，该对撞机计划于今年晚些时候在日内瓦启动。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
桑德鲁姆说，大型强子对撞机可能仍然有机会研究大型额外维度，因为新结果为这个想法留下了一些回旋余地。“这并没有扼杀那种情况，”他说。
在没有迫切需要检查的情况下，直到几年前，研究人员从未测量过物体之间的距离远小于一毫米（大约是本页句号的宽度）时的引力强度。但从 20 世纪 90 年代末开始，一些物理学家提出，如果宇宙带有相对较大的微米宽度的额外维度，弦理论可能会导致引力在这种距离下变得更强。（为了使其算术结果正确，弦理论要求空间具有超出我们 readily 可以体验的三个维度的额外维度，但研究人员假设这些维度非常小。）
阿德尔伯格和他在所谓的 Eot-Wash 实验中的同事在检查引力的短距离强度方面处于领先地位。与之前的实验一样，他们使用了一个悬挂在堆叠的一对熔融金属圆盘上方的小金属摆，这些圆盘对摆底部的金属环施加了引力拉力。
环和上圆盘包含一系列匹配的孔。如果孔对齐，引力会将摆直接向下，但如果孔偏移，圆盘的引力会扭转摆。因此，该实验能够测量环和上圆盘之间距离处的引力强度。
实验的关键是下圆盘，它包含不同尺寸的孔，这些孔旨在抵消当环和圆盘处于某些方向时由上圆盘引起的扭转。如果这种抵消没有发生，则意味着环和上圆盘之间的力发生了变化，要么是因为引力的强度发生了变化，要么是因为一些新的力介入了，这种力对环和下圆盘之间稍大的距离没有影响。
在他们之前的实验中，Eot-Wash 团队排除了大于 160 微米的单个额外维度。这一次，研究人员通过使用更多的孔并将仪器覆盖在黄金中以屏蔽环和圆盘之间的电磁力，获得了更高的灵敏度。
阿德尔伯格说，他们可能能够达到几微米，但这将非常困难。“随着维度变得越来越小，[它们引起的]力变得更小得更快，”他说。但这种付出可能是值得的。桑德鲁姆说，如果在这个距离上没有出现额外维度，它可能会修剪掉弦理论的那个分支。