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人民日报 2018年08月31日 星期五
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我国科学家耗时30年测出目前最精准引力常数G

为基础物理学研究和开展空间引力波探测提供支撑

《 人民日报 》( 2018年08月31日   12 版)

  本报武汉8月30日电  (记者程远州)30日,《自然》杂志刊发了我国科学家罗俊与其团队测量引力常数G的最新结果,该团队采用两种不同方法测量G值,精度均达到国际最好水平,吻合程度接近10的负5次方的水平,这一结果为确定高精度引力常数推荐值做出实质性贡献,将有利于提升我国在基础物理学领域的话语权,也为我国开展空间引力波探测计划提供了更好的基础支撑。

  罗俊团队核心成员、华中科技大学引力中心教授杨山清介绍,引力常数G是计算物体间万有引力的关键,但是目前我们并不知道G的精确值是多少,这使得很多与之相关的基础科学难题至今无法解决。对G值的精确测量不仅具有计量学上的意义,而且对于检验牛顿万有引力定律及深入研究引力相互作用规律都意义重大,对于现实中包括地震在内的自然环境监测、地质资源勘测,以及导弹轨道设计、潜艇导航性能提升等国防军工领域都有重要战略意义。

  杨山清称,在学界,G值的测量原理早已十分明确,但测量过程却异常繁琐、复杂,一个结果的得出往往需要几十年的摸索。在一种测量方法中,常包含近百项的误差需要评估。以往G值测量的相对精度虽然接近10的负5次方,但相互之间的吻合程度仅达到10的负4次方的水平。因为精度问题,很多与之相关的基础科学难题至今无法解决。为了增加测量结果的可靠性,罗俊团队在实验中同时使用了扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法两种独立的方法。这两种实验方法虽已不再新奇,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主研发完成。

  值得关注的是,罗俊团队在研究过程中研发出一批高精端的仪器设备,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,比如团队发展的精密扭秤技术已经成功应用在卫星微推进器的微推力标定等方面。这些仪器也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的基础。

  “G值的测量并非一劳永逸,需要有科学家持续为它‘保鲜’,但是对它的测量又极其艰辛,罗俊团队通过30年的努力,贡献了目前世界上最精确的G值,中国应该为拥有这样一个能够持之以恒并永远保有热情的团队而骄傲!”美国国家标准与技术研究所联合的研究所JILA实验室前主席、美国总统科技奖获得者詹姆斯·法拉教授如此评价此次罗俊团队取得的成绩。

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