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第636期(总第636期) 2018年9月10日   本期四版  上一期  下一期  更多期次  
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为了解开牛顿留下的谜题

罗俊院士团队测出国际最精确万有引力常数

本报讯(记者 王潇潇 高翔 汪泉) 据说牛顿是因为一颗砸到自己脑袋上的苹果,从而发现了万有引力定律。如果要计算万有引力的大小,就得知道万有引力常数G的值。300多年来,全世界不少科学家都在努力测量G值并让它更精确。

830日,《自然》杂志发表了我校罗俊院士团队测量万有引力常数的研究,其研究测出了截至目前最精确的G值。《自然》杂志发表评论文章称,这项实验是“精确测量领域卓越工艺的典范”。

本次发表的论文题为《采用两种独立方法精确测量万有引力常数》(Measurements of the gravitational constant using two independent methods)。我校引力中心博士后黎卿,中山大学天琴中心副研究员薛超,我校物理学院博士生刘建平、邬俊飞为共同第一作者,引力中心杨山清教授、邵成刚教授和罗俊院士为共同通讯作者。

万有引力定律F=Gm1m2/r2代表的是,大到宇宙天体,小到看不见的粒子,任何物体之间都像苹果和地球之间一样,具有相互吸引力,力的大小与物体质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。

20世纪80年代,罗俊团队开始用扭秤技术精确测量G值。1999年,他们得到了第一个G值,并被国际科学技术数据委员会(CODATA)录用。2009年,他们发表了新的结果,成为当时采用扭秤周期法得到的最高精度的G值,并且又一次被CODATA收录。

如今,经过又一个10年的沉淀,罗俊团队再次更新G值。“30多年的时间里,我们不断对完全自制的扭秤系统进行改良、优化设计。”罗俊说。为了增加测量结果的可靠性,该团队同时使用了两种独立方法——扭秤周期法、扭秤角加速度反馈法,测出了两个不同的G值,相对差别约为0.0045%

《自然》杂志评论称,通过两种方法测出的G值的相对误差达到了迄今最小。目前,全世界很多实验小组都在测量G值,国际科技数据委员会2014年收录的14G值中,最大值和最小值的相对差别约在0.05%

尽管数值的差距在缩小,但真值仍是未知。罗俊告诉记者,要解决目前G值测量的问题,需要进一步研究国际上测G实验中各种可能的影响因素,也需要国际各个小组的共同努力和合作。

“只有当各个小组实验精度提高,趋向给出相同G值的时候,人类才能给出一个万有引力常数G的明确的真值。”罗俊说。

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