在寻找引力子

物理学有两个极好的理论来解释我们的宇宙。问题是没有人能把它们连接在一起。

爱因斯坦的广义相对论描述了以引力为主角的物理学在宇宙的尺度上是如何运作的。与此同时，量子力学和标准模型对亚原子尺度的过程进行了详细的预测——这些预测已经在大型粒子对撞机和探测器中被证实了数十亿次。

不幸的是，这两者不能很好地结合。这样做的一个后果是:虽然科学家们知道粒子与强、弱和电磁力有关，但他们还没有发现一种重力粒子，即重子。

加州大学圣巴巴拉分校的物理学教授Ray Sawyer在《物理评论快报》上发表了一篇论文，从量子场论的角度研究了重力与电磁的相互作用。这项研究为探索引力在量子尺度下如何工作提供了新的方向，重点关注在太空中剧烈事件(如黑洞合并)附近出现的稠密重子云团的行为。一些引力子可以转变成在地球附近可探测到的长波无线电波。

这篇文章在《华尔街日报》的网页上作为编辑的精选文章。

“最重要的结果是验证引力场的量子本质的可能性，”索耶说。这一点非常重要，你可能不想用其他辅助的东西来淡化信息。

“这个问题变得特别有趣的一个原因是，一小部分人在质疑引力子是否应该存在，但这部分人的数量明显在增加，”他继续说。“这是对量子广义相对论中悬而未决的技术问题感到沮丧的结果，这些技术问题已经延续了几代人。我用一些经典的结果来回避这些问题，这些结果来自于理论中可计算的部分，这些结果被认为是正确的，但是对于实验的确认来说太小了。我的创新之处在于严格地将这些经典的结果应用于大量同时相互作用的引力子系统，而不是两个引力子相互作用形成两个光子。”

索耶描述了使他的结果成为可能的两个进展。第一个是揭示了控制方程中的“平均场不稳定性”。第二种是采用“量子断裂”理论，这种理论已经应用于一些局部的凝聚物质系统，这些系统包含大量处于“玻色凝聚”状态的原子。他强调，这两步都不需要精通广义相对论。索耶还承认，他欠量子广义相对论家的很多债，他们在1975年为目前的工作提供了真正的基础。

索耶是加州大学圣巴巴拉分校卡弗里理论物理研究所的创始成员之一，该研究所始于1979年。