根據在短距離引力強度的新測量，如果存在額外的空間維度，它們必須小於人類頭髮絲寬度的一半左右。研究人員發現，當物體之間的距離小至 56 微米時，支配行星之間引力作用的定律仍然適用。他們在《物理評論快報》本週刊報告中稱，這一發現排除了 44 微米或更大的額外維度。
發現尺寸相對較大的幾微米額外維度將為弦理論提供引人注目的證實。弦理論是一個尚未被證實的方程體系，它可能將引力與通常不相容的量子物理學領域統一起來。“即使我們還沒有看到任何東西，這些結果也為人們可以合理提出的理論設定了界限，”華盛頓大學的實驗物理學家和研究作者埃裡克·阿德爾伯格說。“檢驗平方反比定律[即牛頓引力定律]是尋找額外維度的萬無一失的方法。”
“我非常欣賞這類實驗；我認為它們非常棒，”約翰·霍普金斯大學的理論粒子物理學家拉曼·桑德魯姆說。原則上，這樣的測試可以有效地排除微米尺寸額外維度的理論，他說。為了研究這些問題，研究人員通常會期望使用大型粒子加速器，例如大型強子對撞機 (LHC)，該對撞機計劃於今年晚些時候在日內瓦啟動。
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桑德魯姆說，大型強子對撞機可能仍然有機會研究大型額外維度，因為新結果為這個想法留下了一些迴旋餘地。“這並沒有扼殺那種情況，”他說。
在沒有迫切需要檢查的情況下，直到幾年前，研究人員從未測量過物體之間的距離遠小於一毫米（大約是本頁句號的寬度）時的引力強度。但從 20 世紀 90 年代末開始，一些物理學家提出，如果宇宙帶有相對較大的微米寬度的額外維度，弦理論可能會導致引力在這種距離下變得更強。（為了使其算術結果正確，弦理論要求空間具有超出我們 readily 可以體驗的三個維度的額外維度，但研究人員假設這些維度非常小。）
阿德爾伯格和他在所謂的 Eot-Wash 實驗中的同事在檢查引力的短距離強度方面處於領先地位。與之前的實驗一樣，他們使用了一個懸掛在堆疊的一對熔融金屬圓盤上方的小金屬擺，這些圓盤對擺底部的金屬環施加了引力拉力。
環和上圓盤包含一系列匹配的孔。如果孔對齊，引力會將擺直接向下，但如果孔偏移，圓盤的引力會扭轉擺。因此，該實驗能夠測量環和上圓盤之間距離處的引力強度。
實驗的關鍵是下圓盤，它包含不同尺寸的孔，這些孔旨在抵消當環和圓盤處於某些方向時由上圓盤引起的扭轉。如果這種抵消沒有發生，則意味著環和上圓盤之間的力發生了變化，要麼是因為引力的強度發生了變化，要麼是因為一些新的力介入了，這種力對環和下圓盤之間稍大的距離沒有影響。
在他們之前的實驗中，Eot-Wash 團隊排除了大於 160 微米的單個額外維度。這一次，研究人員透過使用更多的孔並將儀器覆蓋在黃金中以遮蔽環和圓盤之間的電磁力，獲得了更高的靈敏度。
阿德爾伯格說，他們可能能夠達到幾微米，但這將非常困難。“隨著維度變得越來越小，[它們引起的]力變得更小得更快，”他說。但這種付出可能是值得的。桑德魯姆說，如果在這個距離上沒有出現額外維度，它可能會修剪掉弦理論的那個分支。