三十年矢志不渝

喻家山下測(cè)出最精確萬有引力常數(shù)

湖北日?qǐng)?bào)訊（記者方琳、通訊員王瀟瀟、高翔）北京時(shí)間8月30日凌晨，《自然》雜志刊發(fā)了中國科學(xué)院院士、華中科技大學(xué)物理學(xué)院羅俊教授團(tuán)隊(duì)最新測(cè)G結(jié)果。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)30年艱辛測(cè)出了截至目前常數(shù)G的國際最精確值。

什么是常數(shù)G？它是萬有引力的一個(gè)數(shù)值。牛頓萬有引力定律指出，使蘋果落地的力和維系行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的力本質(zhì)一致，而這種力在我們生活中無處不在，小到看不見的基本粒子，大到宇宙天體。要計(jì)算物體間的萬有引力，需知道引力常數(shù)G的大小，過去200多年中, 人們?cè)跍y(cè)G過程中付出了極大努力, 但由于測(cè)量過程異常繁瑣、復(fù)雜，測(cè)量精度的提高非常緩慢，很多與之相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)難題至今無法解決。

從上世紀(jì)八十年代起，在華中科技大學(xué)引力實(shí)驗(yàn)中心，羅俊團(tuán)隊(duì)開始采用扭秤技術(shù)精確測(cè)量常數(shù)G，1999年得到了第一個(gè)G值，被隨后歷屆的國際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）錄用。2009年，團(tuán)隊(duì)發(fā)表了新的結(jié)果，相對(duì)精度達(dá)到26ppm（比率單位，1ppm=百萬分之一）。又一個(gè)十年過去，此次，羅俊團(tuán)隊(duì)為了增加測(cè)量結(jié)果的可靠性，同時(shí)使用了兩種獨(dú)立的方法（扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法），給出了目前國際上最高精度的G值。

據(jù)了解，這兩種實(shí)驗(yàn)方法雖不新奇，但與兩種方法相關(guān)的裝置設(shè)計(jì)及諸多技術(shù)細(xì)節(jié)均需團(tuán)隊(duì)成員自己摸索、自主研制完成。在此過程中一批高精端的儀器設(shè)備被研發(fā)，且其中很多儀器已在地球重力場(chǎng)的測(cè)量、地質(zhì)勘探等方面發(fā)揮重要作用。如團(tuán)隊(duì)發(fā)展的精密扭秤技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在衛(wèi)星微推進(jìn)器的微推力標(biāo)定、空間慣性傳感器的地面標(biāo)定等方面，這些儀器將為精密重力測(cè)量國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施以及空間引力波探測(cè)——“天琴計(jì)劃”的順利實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)。

論文的通訊作者之一、團(tuán)隊(duì)核心成員、華中科技大學(xué)引力中心楊山清教授說，從上世紀(jì)80年代羅老師開始進(jìn)行萬有引力常數(shù)G的精確測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究至今，他已將其看作是畢生的事業(yè)，幾十年如一日在山洞實(shí)驗(yàn)室工作。羅老師不僅給我們提供了方向的指引，還對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的每個(gè)重要階段都主動(dòng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一起分析、討論并指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。一批兼具理論與實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才在此過程中得以成長(zhǎng)。