湖北日報訊（記者方琳、通訊員王瀟瀟 高翔）2018年8月30日，Nature刊發(fā)了中科院院士、引力物理專家羅俊團(tuán)隊最新測G結(jié)果。團(tuán)隊歷經(jīng)30年在武漢喻家山下華科大引力實驗中心艱辛測出了截至目前常數(shù)G的最精確值，將為提升我國在基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域的話語權(quán)、為物理學(xué)界確定高精度的引力常數(shù)G的推薦值做出實質(zhì)性貢獻(xiàn)。
什么是常數(shù)G？我們先從萬有引力說起。
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，這就是“萬有引力”。要計算物體間的萬有引力，則需知道引力常數(shù)G的大小，但令人遺憾的是截止到目前，我們并不知道G的精確值是多少。對萬有引力常數(shù)G的精確測量不僅具有計量學(xué)上的意義，對于檢驗牛頓萬有引力定律及深入研究引力相互作用規(guī)律都具有重要意義。
可以說，萬有引力常數(shù)G是人類認(rèn)識的第一個基本常數(shù)，但是G值的測量精度是目前所有基本常數(shù)中最差的，以往國際上不同實驗小組的G值測量的精度在10-5，相互之間的吻合程度僅達(dá)到10-4的水平，因為精度問題，很多與之相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)難題至今無法解決。
此次，羅俊團(tuán)隊采用兩種不同方法測G，精度均達(dá)到國際最好水平，吻合程度接近10-5的水平。
從上世紀(jì)八十年代起，羅俊團(tuán)隊就開始采用扭秤技術(shù)精確測量萬有引力常數(shù)G，歷經(jīng)十多年的努力，1999年得到了第一個G值，被隨后歷屆的國際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會（CODATA）錄用。
科學(xué)探索的腳步?jīng)]有就此止步。該團(tuán)隊對實驗方案進(jìn)行了一系列優(yōu)化，對各項誤差進(jìn)行更深入的研究，又歷時十年，于2009年發(fā)表了新的結(jié)果，相對精度達(dá)到26ppm（濃度單位）。該結(jié)果是當(dāng)時采用扭秤周期法得到的最高精度的G值，也被隨后的歷屆CODATA所收錄命名為HUST-09。
如今，又經(jīng)過一個十年的沉淀，羅俊團(tuán)隊再次一鳴驚人，采用兩種不同方法測G，給出了目前國際上最高精度的G值，相對不確定度優(yōu)于12ppm，實現(xiàn)了對國際頂尖水平的趕超。
羅俊團(tuán)隊所在的引力中心在短短30多年里，從無到有，從有到強(qiáng)，逐步走向世界前沿，被國際同行稱為“世界的引力中心”。
在學(xué)界，G值的測量原理早已十分明確，但測量過程卻異常繁瑣、復(fù)雜。在一種測量方法中，往往包含近百項的誤差需要評估。本次實驗中，為了增加測量結(jié)果的可靠性，實驗團(tuán)隊同時使用了兩種獨(dú)立的方法，分別是扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法。這兩種實驗方法雖已不再新奇，但與兩種方法相關(guān)的裝置設(shè)計及諸多技術(shù)細(xì)節(jié)均需團(tuán)隊成員自己摸索、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的測量、地質(zhì)勘探等方面發(fā)揮重要作用。如團(tuán)隊發(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量國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施以及空間引力波探測——“天琴計劃”的順利實施奠定良好的基礎(chǔ)。
論文的通訊作者之一、團(tuán)隊核心成員、華中科技大學(xué)引力中心楊山清教授感慨道：從上世紀(jì)80年代羅老師開始進(jìn)行萬有引力常數(shù)G的精確測量實驗研究至今，他已將其看作是畢生的事業(yè)，幾十年如一日的在山洞實驗室工作。羅老師不僅給我們提供了方向的指引，同時以身作則，對實驗過程中的每個重要階段他都主動帶領(lǐng)團(tuán)隊成員一起分析、討論并指導(dǎo)大家做實驗。一批兼具理論與實踐能力的優(yōu)秀人才在此過程中得以成長。測G是一項艱苦而又繁瑣的工作，一個結(jié)果的得出往往需要幾十年時間的摸索，每當(dāng)大家想要放棄時，羅老師總是能及時給予鼓勵。正是因為這樣，團(tuán)隊成員心里也一直憋著一股拼勁兒，誓將這個實驗攻下！
美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所聯(lián)合的研究所JILA實驗室前主席、美國總統(tǒng)科技獎獲得者James E. Faller教授對此次羅俊團(tuán)隊取得的成績這樣評價:“G值的測量并非一勞永逸，它需要有科學(xué)家持續(xù)為它‘保鮮’，但是對它的測量又及其艱辛，而羅俊團(tuán)隊通過30年的努力，貢獻(xiàn)了目前世界上最為精確的G值，中國應(yīng)該為擁有這樣一個能夠持之以恒并永遠(yuǎn)保有熱情的團(tuán)隊而驕傲！”
