爱因斯坦的广义相对论认为引力是由空间和时间方向的曲率引起的。最常见的表现就是地球引力，它使我们站在地面上，并解释了为什么球会掉到地上，为什么人站在秤上会有重量。

另一方面，在高能物理领域，科学家研究的是遵循量子力学定律的微小不可见物体——其特点是随机波动，导致电子、质子和中子等粒子的位置和能量不确定。理解量子力学的随机性是解释亚原子尺度上物质和光的行为所必需的。

几十年来，科学家一直试图将这两个研究领域结合起来，实现引力的量子描述。这将结合广义相对论的曲率物理和量子力学的神秘随机波动。

德克萨斯大学阿灵顿分校的物理学家在《自然物理学》杂志上发表了一项新研究 ，报告了对这两种理论之间界面的深入探索，研究使用了位于南极冰川深处的粒子探测器探测到的超高能中微子粒子。

“将量子力学与引力理论统一起来的挑战仍然是物理学中最紧迫的未解决问题之一，”合著者、物理学副教授·琼斯 (Benjamin Jones) 表示。“如果引力场的行为方式与自然界中的其他场相似，其曲率应该表现出随机的量子涨落。”

琼斯和 UTA 研究生 Akshima Negi 和 Grant Parker 是国际 IceCube 合作团队的成员 ，该团队包括来自美国各地以及澳大利亚、比利时、加拿大、丹麦、德国、意大利、新西兰、韩国、瑞典、瑞士、和英国的 300 多名科学家。

为了寻找量子引力的迹象，研究小组在南极洲南极附近一平方公里的范围内放置了数千个传感器，用于监测中微子。中微子是一种不常见但数量众多的亚原子粒子，电荷为中性，没有质量。研究小组研究了超过 30 万个中微子。他们想看看这些超高能粒子在穿越地球长距离时，是否会受到时空中随机量子涨落的干扰，如果引力是量子力学的，那么这种现象是可以预料到的。

“我们通过研究冰立方天文台探测到的中微子的味道来寻找这些波动，”内吉说。“我们的工作得出的测量结果比以前的测量结果灵敏得多(对于某些模型来说，灵敏度高出一百万倍以上)，但没有发现预期的量子引力效应的证据。”

对时空量子几何的未观测有力地证明了在量子物理学和广义相对论界面上运行的尚未知的物理学。

“这项分析代表了 UTA 对冰立方天文台近十年贡献的最后一章，”琼斯说。“我的团队目前正在进行 新的实验 ，旨在利用原子、分子和光学物理技术了解中微子质量的起源和价值。”