物理學家利用物質的量子特性，獲得了通用引力常數（即出現在艾薩克·牛頓的萬有引力定律中的“大G”）的高度精確值，該定律描述了引力如何將從行星到蘋果的一切事物聚集在一起。儘管該技術仍需改進，但物理學家認為，未來它將超越傳統方法的精度，並有望解決長期以來困擾物理學家的測量結果之間的明顯差異。
在今天發表在《自然》雜誌上的一項研究中，研究人員測量了銣原子和一個516公斤重的鎢圓柱陣列之間的微小引力。最新測量結果的不確定度為百萬分之150，即0.015%，僅略大於確定G的傳統方法（即量化兩個宏觀質量之間的相互拉力）的不確定度。
加州大學伯克利分校的物理學家霍爾格·穆勒說：“這項測量是一項了不起的實驗成就，也是對G知識的重要貢獻”，他沒有參與這項研究。
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常數問題
這項技術利用了諸如原子之類的物質粒子表現為波的能力，可以為多年來困擾物理學家的一個問題提供新的見解。傳統方法是測量引力吸引力對旋轉天平上連線的重物造成的扭矩，這是英國科學家亨利·卡文迪什在1798年首次進行的實驗。但是，儘管使用卡文迪什裝置進行的約300個現代實驗的精度不斷提高，但不同的實驗室發現了G的略微不同的值，並且近年來，差異擴大而不是縮小（請參閱“關於引力的G值專家意見不一致”）。
研究人員一直無法確定導致傳統測量結果不一致的誤差來源。最新測量的裝置不太可能包含與扭矩法相同的誤差。研究的合著者，義大利佛羅倫薩大學的古列爾莫·蒂諾說，隨著其靈敏度的提高，它可能有助於查明G的真實值。
蒂諾和他的同事依靠原子干涉儀（一種利用物質的波動性來精確測量重力加速度的裝置）。另一個團隊，由加州斯坦福大學的馬克·卡塞維奇領導，在2007年首次證明了這種干涉儀可以測量G。卡塞維奇說，蒂諾的團隊使用干涉測量技術使G的“測量精度提高了十倍以上”。
酷方法
在蒂諾團隊描述的實驗中，雷射脈衝會刺激冷卻到接近絕對零度的銣原子雲，驅動原子在重力的作用下像噴泉一樣上升和下降。這些脈衝將與每個原子相關的“物質波”分裂為兩種能量狀態的疊加，每種狀態具有不同的速度並達到不同的高度（60或90釐米），然後落回原處。上升最遠的物質波與鎢圓柱的距離更大，因此感知到的引力略有不同。力的差異會在兩個物質波重新組合時產生可測量的最終狀態偏移，從而產生干涉圖樣。
該團隊使用了兩個原子干涉儀來消除地球引力和月球和太陽的潮汐力的影響，這些影響隨時間變化。由於原子和圓柱的質量及其分離距離都是高精度已知的，因此研究人員可以從對雲加速度的多次測量中提取出G的值。
馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究所的物理學家彼得·莫爾指出，儘管G的不同值之間的差異可能表明扭矩法中存在未知或被忽略的誤差，但也可能牛頓的引力定律並不能準確描述在實驗室長度尺度上質量的相互作用。因此，擁有一種新的、獨立的測量G的方法，可以使物理學家重新定義引力定律的工作方式。