中微子在时空中没有发现泡沫

物理学至今仍没有一个可行的量子引力理论。但大多数候选理论都有一个共同的预期：在极其微小的普朗克尺度上，时空不再平滑，而是开始涨落。物理学家称之为时空泡沫。一种具体的图景是由虚黑洞构成的背景：它们微小而转瞬即逝，在可能的最短时间尺度上出现又蒸发。

单个这样的涨落小到根本无法察觉。但一个长途飞行的粒子可能会累积它们的效应。它的量子行为会慢慢消退为普通的、经典的随机性——这一过程称为退相干。

一个穿越地球的量子时钟

中微子是理想的检验粒子。它们不带电荷，只感受弱力和引力，因此能毫无干扰地穿过整个行星。而且它们自带一个量子时钟：以某一种“味”（电子、μ子或τ子）诞生的中微子，在飞行中会振荡成其他味。这种振荡是一种干涉效应。如果时空泡沫在途中扰乱了中微子的量子态，振荡就会被阻尼。

最适合做这项检验的是大气中微子，它们产生于宇宙线撞击大气层时。那些从下方上来的中微子穿过了地球——最长可达地球的整个直径——而且它们能达到非常高的能量，而与普朗克尺度相关的效应预计在高能下最强。

冰立方合作组检验了虚黑洞可能对经过的中微子造成影响的两种图景：随机地把它切换到一个确定的态，或者使其内部相位偏移一个随机的量。

一个来自宇宙线簇射的μ子中微子穿过地球到达冰立方。途中，一个虚黑洞（VBH）可能会切换它的味、把它投影到一个质量态上，或使它的相位发生偏移。——图1，IceCube合作组（2026），arXiv:2610.14144。

这种效应由一个描述向环境泄漏的量子系统的标准方程——林德布拉德方程——来描述：

ρ̇ = −i[H, ρ] − D[ρ]

第一项是普通的振荡；第二项D是阻尼。假设其强度Γ随能量按幂律增长，Γ(E) = Γ₀ (E/E₀)ⁿ，团队检验了n = 0、1、2和3的情况。n = 2的情况理由最充分，因为它出现在若干弦论计算中。

368,071个中微子，毫无模糊

冰立方是由5,160个光传感器监视的一立方千米南极冰体。团队使用了10.7年的数据：368,071个自下而上穿过地球的μ子中微子，能量从0.5到100 TeV——比冰立方此前对这一效应的搜索高出十倍。分析以盲法进行，所有检验都必须通过之后才揭晓结果。

结论是：数据在各处都与普通的三味振荡相符。在退相干影响最大的地方，并没有出现亏损。

新的上限（红色星号）与早期实验的比较。对于n = 3，星号落在了标示“自然”普朗克尺度效应的绿线下方。——图6，IceCube合作组（2026），arXiv:2610.14144。

• 对于n = 2和n = 3，限制比冰立方此前的结果提高了十倍以上。提升主要来自能量最高的中微子。
• 对于n = 2，在两种模型中，1 TeV处的退相干强度都必须低于7.26 × 10⁻¹⁹电子伏特。
• 对于n = 3，限制如今已达到低于“自然”普朗克尺度预期的水平——这一数值是假设该效应在普朗克能量下变得与普朗克尺度本身一样强而得到的。这是首次在n = 3的情况下达到这一水平。

藏得比预想的更好

如果时空泡沫以这种方式阻尼中微子振荡，那么它受到的抑制必须比自然的普朗克尺度估计所预测的更强——要么通过某种额外的机制，要么其能量依赖关系不是简单的幂律。作者称这些是迄今对这类模型最严格的限制。

这项检验也有盲区。冰立方无法逐个区分中微子和反中微子，因此分析假定二者的行为相同。而且这些模型被刻意简化，只有一个阻尼参数。更大的样本，特别是来自计划中的IceCube-Gen2探测器的数据，应能把搜索推向更远。