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在宏觀尺度上，重力的影響很容易觀察到：想想落下的蘋果，或者行星繞太陽的運動。 然而，在原子層面，這種力非常微弱，使得其量子效應難以測量。 但是，今天發表在《自然》雜誌上的一份報告中詳述的觀察結果最終證實了量子規則的預測：即，受重力影響的基本粒子透過量子躍遷從一個能量狀態躍遷到另一個能量狀態。
為了研究重力的量子效應，法國格勒諾布林的勞厄-朗之萬研究所的瓦列裡·V·涅斯維熱夫斯基及其同事設計了一個巧妙的實驗。 他們取一束超冷中子，讓它們在下方的反射鏡和上方的中子吸收器之間飛行。 透過改變吸收器的高度，他們可以控制粒子在穿過陷阱的拋物線路徑時速度的垂直分量。 在經典領域，任何垂直速度的中子都可以完全穿過陷阱到達遠端的探測器。 升高吸收器只會允許更多的中子這樣做。 但是在量子層面，重力應該阻止任何中子存在於這個陷阱中——因此也無法到達另一端的探測器——除非其垂直速度與第一量子態的能量完全對應。 實驗結果證實了這一點。
“我們對地球引力場中中子量子態的實驗觀察再次證明了物質量子性質的普遍性，”作者寫道，“但在這個階段，我們只展示了一種預期的現象——儘管不容易證明。” 他們說，擴充套件這項研究將需要改進超冷中子源。 儘管如此，正如洛斯阿拉莫斯國家實驗室的托馬斯·鮑爾斯在隨報告附帶的評論中指出的那樣，這項工作“可以為物理學家提供一種探測物質基本性質的新方法。”