量子力学允许粒子以可能状态的组合形式存在，这种现象被称为叠加态。这一奇特的特性启发了薛定谔著名的思想实验，即一只猫在被观察之前同时处于死和活的状态。然而，日常世界中的物体并非如此表现。
物理学家将这种独特量子效应的丧失称为退相干。退相干究竟为何发生，以及引力是否在其中起作用，仍然是基础物理学中主要的开放性问题之一。
现在，一项由FQxI支持的新实验排除了一个涉及引力的主要解释。该研究结果于2026年6月发表在《新物理学杂志》（New Journal of Physics）上。
“现代物理学中最深刻的问题之一是，为什么支配原子和基本粒子的奇特量子行为似乎在我们每天经历的宏观世界中消失了，”FQxI成员、意大利国家核物理研究院弗拉斯卡蒂国家实验室（INFN-LNF）VIP合作项目研究主任兼发言人卡塔琳娜·库尔切亚努（Catalina Curceanu）说。
测试引力在量子退相干中的作用
该实验在意大利国家核物理研究院格兰萨索国家实验室（INFN-LNGS）进行，这是世界上最大的致力于基础物理学的地下实验室。
研究人员重点关注了一个模型，该模型提出引力本身可能有助于破坏量子叠加态。
根据爱因斯坦的广义相对论，大质量物体会使时空结构发生弯曲。在20世纪60年代，匈牙利理论物理学家弗里杰什·卡罗伊哈齐（Frigyes Károlyházy）提出，时空可能也会经历微小的、不可避免的涨落。
在他的模型中，这些涨落会逐渐破坏量子叠加态。这一过程有助于解释为什么大型物体不能保持在量子力学所允许的奇特状态组合中，例如薛定谔的猫思想实验中所设想的死活叠加状态。
卡罗伊哈齐的想法持续吸引着人们的关注，最近被FQxI的安杰洛·巴西（Angelo Bassi）及其同事重新提出、完善并重新表述。
寻找微弱的辐射特征
预测的时空涨落无法被直接探测到。但如果它们存在，应该会产生可测量的副作用。
它们会导致带电粒子随机运动和加速。反过来，这些粒子应该会发出极其微弱的电磁辐射。
探测如此微弱的信号十分困难，因为它很容易被包括宇宙射线在内的其他来源的辐射所掩盖。
这就是格兰萨索实验室如此有用的原因。该实验室位于1.4公里厚的辐射衰减岩石之下，阻挡了大部分背景干扰，否则这些干扰会使搜索变得复杂。
“岩石提供的天然屏蔽创造了地球上最安静的环境之一，用于探测极其罕见的物理现象，”库尔切亚努说。
研究人员使用了一个由咖啡杯大小的高纯度锗晶体构建的探测器，该探测器由额外的铜和铅层保护。
他们收集了62天的数据，然后去除了预期会看到的背景辐射量。剩余的部分与卡罗伊哈齐模型预测的辐射模式进行了比较。
结果很简单：没有出现信号。
一个重要理论受到打击
这一发现并不能证明引力与量子退相干无关。
相反，它排除了该观点的一个重要版本，并为未来连接引力与量子力学的理论提供了更严格的边界。
“这种信号的缺失本身就是一个重大的科学结果，”库尔切亚努说。“通过排除最古老、最自然的引力诱导退相干模型之一，这项工作缩小了描述引力与量子力学相互作用的理论的搜索范围，使我们离理解基础物理学中最深奥的谜团更近了一步。”
从量子理论到可测试的物理学
卡罗伊哈齐的模型基于这样一种观点：自然界可能对我们确定物体位置或测量距离的精确度施加了基本限制。
自该模型提出以来，类似的想法已出现在多种统一引力与量子力学的现代尝试中，包括弦理论和圈量子引力。
“每种量子引力方法最终都会预测存在一个与时空测量不确定性相关的最小长度，”意大利恩里科·费米研究中心/INFN/VIP的量子物理学家、这项新研究的实验负责人克里斯蒂安·皮西基亚（Kristian Piscicchia）说。
量子引力通常被视为一个远超当今实验能力范围的课题。但这项研究增加了越来越多的证据，表明至少一些涉及引力和量子力学的预测已经可以被测试。
“精确实验现在已达到一定的灵敏度水平，可以测试那些直到最近还几乎完全属于理论推测领域的想法，”库尔切亚努说。“随着灵敏度的提高，理论与测量之间的边界不断移动，为发现支配我们宇宙的基本原理开辟了新的可能性。”
该研究由基础问题研究所（FQxI）通过“物理世界中的意识”项目提供支持。
“FQxI正在鼓励的这类研究将跨越代际、跨越边界、跨越学科的团队聚集在一起，”库尔切亚努说。“它确实可以充当新思想的孵化器。”