引力 子（Graviton）又称重力子，是 量子引力 理论中，一种介导引力相互作用的 基本粒子 。每个引力子形态各异，作用范围无限远，是相吸的。
1666年， 英国 物理学家 艾萨克·牛顿 （Sir lsaac Newton）提出了引力的概念，他认为世间万物之间都存在一种相互吸引的力，即 万有引力 。1916年，美国物理学家 阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein）对牛顿万有引力理论进行扩展和修正，提出了广义相对论。他从 詹姆斯·麦克斯韦 （Maxwell）得到启发，在广义相对论的基础上预言了 引力波 的存在。 他认为， 引力 或引力场是质量体引起的时空弯曲，时空弯曲是产生万有引力场的原因。 引力 是通过 引力波 传播的，而引力波是通过引力子使物体相互吸引。 1934年，布洛亨采夫（Blokhintsev）和加尔佩林（Gal’perin）在他们关于能量守恒和中微子假说的论文中提出了“引力子”这一词。 量子引力 理论（ 弦理论 ）的提出使引力子的研究有了一定的进展。 科学家在描述 引力 子相互作用时，引入了量子引力理论中的弦理论，解决了引力不可重整化的问题。
引力场和其他场物质可相互转化，除以产生光子的方式进行外，还可能以产生两个引力子的方式进行。人们还推测，引力子的静止质量为零，电荷为零，是 自旋 为 的以 光速 运动的玻色子。 由于单个引力子非常微弱，且直径很小，至今科学家都没直接探测到单个经典引力子。 即便如此，人们还是在对引力子的实验观察上有一定进展。如2016年，LIGO科学组织和Virgo团队首次探测到了 双黑洞 合并时产生的 引力波 信号。
定义
在 量子引力 理论中，引力子是假设的引力量子，是一种介导引力相互作用的 基本粒子 。两个物体之间的 引力 可以归结为构成这两个物体的粒子之间的引力子交换。 据科学家推测，引力相互作用是由一种尚未发现的基本粒子介导的，该粒子被称为引力子。自然界的另外三种已知力都是由基本粒子介导的：光子介导电磁作用，胶子介导 强相互作用 ，中间玻色子介导弱相互作用。
发展历史
前期探索
1666年， 英国 物理学家 艾萨克·牛顿 （Sir Isaac Newton）提出了 引力 的概念。他认为引力虽弱，普遍存在于万物之间。引力与其他形式的“力”一样，也是相互吸引的力，“ 苹果 落地”就是 万有引力 发挥作用的例子。但是随着人类认识范围的扩大和深入，人们发现万有引力定律也有不完善的地方，它本身还存在一些费解的问题。
1915年， 美国 物理学家 阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein）提出了 广义相对论 ，它对牛顿引力理论做出了扩展和修正，是一种全新的角度探讨 宇宙 中的引力理论。爱因斯坦认为，引力或引力场是质量体引起的时空弯曲，时空弯曲是产生万有引力场的原因，任何物体周围都存在引力场，而引力场存在于弯曲的时空里。 引力 是通过 引力波 传播的，而引力波是通过引力子使物体相互吸引。
1934年，布洛亨采夫（Blokhintsev）和加尔佩林（Gal’perin）在他们关于能量守恒和中微子假说的论文中提出了“引力子”这一词。 1959年， 英国 物理学家 保罗·狄拉克 （Paul Dirac）提议引力的最终量子化可称为“引力子”，这个名字立即成了物理学家词汇的一部分。
后续发展
量子引力 理论（ 弦理论 ）的提出使引力子的研究有了一定的进展。 科学家在描述引力子相互作用时， 费曼图 的经典理论和半经典修正（比如一圈图）的行为正常。然而，至少有两个圈的费曼图会导致 紫外线 发散。这些无限的结果无法消除，因为量子 广义相对论 在微扰重整化上不可行，不像量子电动力学和模型。这些问题（如 引力 不可重整化等）和补充的近似框架表明，在描述 马克斯·普朗克 尺度附近的行为时，需要一个比量子广义相对论更统一的理论，这个理论就是弦理论。
1978年，美国科学家 J.H.泰勒 （Tayler）领导的小组在对 双星 （PSR1913+16）进行了四年的观测之后，测出了双星周期的减少率，并公布了他们的观测结果。这一实验结果间接地证明了 引力波 的存在，也给引力子的存在提供了证据。
2020年，中国学者周书华根据 行星 轨道分析引力子质量上限。他认为按照 阿尔伯特·爱因斯坦 的 广义相对论 ，引力可与无质量的引力子相联系。通过对 太阳系 中行星运动的详细观测来计算引力子质量的上限，可以检验引力子有无质量。如果引力子质量不为零，可能意味着需要超出广义相对论的新理论。若 引力 以 光速 传播，引力子的质量应为零。但是如果引力子具有微小的质量，引力将具有由引力子的 康普顿波长 标志的有限力程。
2021年，中国学者桑澳菲通过研究发现 中子星 的 转动惯量 I和四极矩Q存在着一个关系式，即I-Q关系。该关系式不依赖于中子星内部的物态方程，与引力理论相关。因此，对该关系式的研究可用来检验引力理论。拉姆-加巴达泽-托利大质量引力是一种自洽的引力子静止质量不为零的修正引力理论，是目前国际引力理论研究的热点。基于该修正 引力 理论，在慢速旋转近似下，利用多方指数n=0的物态方程，可计算拉姆-加巴达泽-托利大质量引力中牛顿极限下的I-Q关系。学者们将拉姆-加巴达泽-托利大质量引力与 阿尔伯特·爱因斯坦 引力中的I-Q关系进行比较，发现引力子质量不会影响I与Q的平方之间无量纲化后的正比关系，但会改变其比例系数。
引力子是一种假想粒子，相当于引力版的“光子”。然而，与电磁力相比，引力太微弱，因此探测到引力子的希望还很渺茫，而且我自己也怀疑，从原理上讲，是否真能探测到它们还需考究。
推论
根据 爱因斯坦 质能方程 ， 表示能量，单位是 焦耳 （ ）， 代表质量，单位是 千克 （ ），而 是真空中 光速 （ ），为常量 ，一般近似取 ，单个核子拥有的能量为： 。 假设引力子是一种类似光子的传播子，其静止质量为零不带电荷，其能量为普朗克常数和频率的乘积， ，在真空中以 光速 运行。普朗克常数为 ，则引力子在单位时间 内，可以携带的能量为： 。
引力场和其他场物质可相互转化，如电子和正电子 湮灭 时，除以产生光子的方式进行外，还可能以产生两个引力子的方式进行。人们还推测，引力子的静止质量为零，电荷为零，是 自旋 为 的以 光速 运动的玻色子。
万有引力 引力相互作用也是交换引力子而实现的，引力是长程力， ，可以推知引力子之间引力的强度为 核力 的 倍。
实验观察
应用物理学的基本定律，无法制造出能明确探测单个引力子的探测器，因为引力子与物质相互作用的横截面极小。例如，一个质量相当于 木星 、效率为 的探测器，放置在围绕 中子星 的近距离轨道上，即使在最有利的条件下，预计也只能每10年观测到一个引力子。此外，因为所需中微子在塌缩形成的黑洞中，引力子无法从中微子群中区分开来。 由于单个引力子非常微弱，我们不可能直接探测到单个经典引力子。
2013年，中国科学家王平等人运用 理查德·费曼 微扰方法计算了由超导墙和 分形 膜组成的电磁谐振系统中引力子转化成光子的转化概率。理论推导表明，当超强激光产生的高频 引力波 通过耦合开放腔时，在一段持续的时间内将产生扰动光子流。通过引入相关实验参数以及运用转化表达式，针对吉赫兹频带的高频遗迹引力波，计算了在1秒的持续时间内，在耦合开放腔中产生的扰动光子流，这些光子流通过分型膜传输。由于引力子和光子具有类似的属性，光子流的产生一定程度上证明了引力子的存在。
2016年，LIGO科学组织和Virgo团队首次探测到了 双黑洞 合并时产生的 引力波 信号。 在量子理论中，引力波被认为是由大量的引力子构成。 虽然这个实验无法检测单个引力子，但它们可能提供有关引力子某些属性的信息。例如，如果 引力波 的传播速度慢于真空中的 光速 ，则意味着引力子具有质量（但是引力波在某个区域中的传播速度必须慢于真空中的光速），且质量密度不为零。
2024年，中国 南京大学物理学院 杜灵杰 教授领导的国际团队，在量子物理研究方面取得重大进展。他们利用极端条件下的偏振光散射技术在 砷化镓 量子阱中对分数量子霍尔效应的集体激发进行了测量，世界上首次观察到引力子激发（引力子模）——引力子在凝聚态物质中的新奇 准粒子 。
困难和突出问题
没有人观察过引力子，即使是探测 引力波 也很困难，因为它们与物质的相互作用非常微弱。但只要量子理论适用于引力波，引力子就一定存在。引力子必须与物质相互作用，因为当任何巨大的振动发生时，都会产生引力波。量子理论认为，就像光子与光相联系一样，必定存在与引力波相联系的引力子。
相关概念
引力
引力也叫作“ 万有引力 ”，是指物体之间由于质量而产生的相互吸引力。 地球 表面的物体受到的重力，就是地球和物体之间的 引力 作用。正是由于引力作用，所以地球、 行星 才会围绕着 太阳 运行，而月球、 人造卫星 则围绕着地球运行。
引力波
引力波是时空变形以波纹的形式向外传播的波动引力场。它能脱离引力场源在真空中传播。在 广义相对论 中，引力波是以 光速 传播的横波，具有两个偏振，并携带能量，其频率范围极宽。其他 相对论 引力理论中的引力波可能以不同于光速的速度传播，且具有其他偏振。
引力场
引力 场是指在 宇宙 天体 之间及 基本粒子 之间，传递引力相互作用的物质。弱引力场和静态引力场适用于在 万有引力 的基础上建立了非 相对论 的引力场理论。引力场一般用引力场强度和引力势来描述。
引力能量波
据科学家推断，引力是频率为 的能量波，它的频率高于 γ射线 ，能穿透任何物质，引力的最小单位是质子和中子（核子），每个质子和中子（核子）单位（1s）时间最多可以发出 个引力子。