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三十年矢志不渝 喻家山下测出最精确万有引力常数

2018-08-31 17:22:12|来源:湖北日报|编辑:苏喜茹|责编:赵佳雯

  北京时间8月30日凌晨,英国《自然》杂志刊发了中国科学院院士、华中科技大学物理学院罗俊教授团队最新测G结果。团队历经30年艰辛,测出了截至目前常数G的国际最精确值。

  什么是常数G?它是万有引力的一个数值。牛顿万有引力定律指出,使苹果落地的力和维系行星沿椭圆轨道运动的力本质一致,而这种力在我们生活中无处不在,小到看不见的基本粒子,大到宇宙天体。要计算物体间的万有引力,需知道引力常数G的大小。过去200多年中, 人们在测G过程中付出了极大努力, 但由于测量过程异常繁琐、复杂,测量精度的提高非常缓慢,很多与之相关的基础科学难题至今无法解决。

  从上世纪80年代起,在华中科技大学引力实验中心,罗俊团队开始采用扭秤技术精确测量常数G,1999年得到了第一个G值,被随后历届的国际科学技术数据委员会(CODATA)录用。2009年,团队发表新的结果,相对精度达到26ppm(即百万分之二十六)。又一个10年过去,此次,罗俊团队为了增加测量结果的可靠性,同时使用两种独立的方法(扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法),给出了目前国际上最高精度的G值。

  据了解,这两种实验方法虽不新奇,但与两种方法相关的装置设计及诸多技术细节均需团队成员自己摸索、自主研制完成。在此过程中一批高精端的仪器设备被研发,其中很多仪器已在地球重力场的测量、地质勘探等方面发挥重要作用。如团队发展的精密扭秤技术已成功应用在卫星微推进器的微推力标定、空间惯性传感器的地面标定等方面,这些仪器将为精密重力测量国家重大科技基础设施以及空间引力波探测——“天琴计划”的顺利实施奠定良好基础。

  论文的通讯作者之一、团队核心成员、华中科技大学引力中心杨山清教授说,罗俊老师从上世纪80年代开始进行万有引力常数G的精确测量实验研究至今,他已将其看作是毕生事业,几十年如一日在山洞实验室工作。罗老师不仅给我们提供了方向指引,还对实验过程中的每个重要阶段都主动带领团队成员一起分析、讨论并指导实验。一批兼具理论与实践能力的优秀人才得以成长。(湖北日报记者方琳、通讯员王潇潇、高翔)

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