引力是自然界4種基本力之一。由于引力相互作用極其微弱且不可屏蔽，因此，萬(wàn)有引力常數(shù)G是最難測(cè)定的物理常數(shù)之一。多年來(lái)，各國(guó)科學(xué)家—直在追逐該常數(shù)的精確測(cè)量。

　　近日，權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《自然》刊發(fā)了中國(guó)科學(xué)院院士羅俊團(tuán)隊(duì)最新測(cè)G結(jié)果——該團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)艱辛30年，測(cè)出了截至目前常數(shù)G的最精確值。

　　牛頓萬(wàn)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。這種力在我們生活中無(wú)處不在，小到看不見的基本粒子，大到宇宙天體——這就是“萬(wàn)有引力”。而要計(jì)算物體間的萬(wàn)有引力，需知道引力常數(shù)G的大小。但令人遺憾的是，截至目前，我們并不知道G的精確值是多少。對(duì)萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量不僅具有計(jì)量學(xué)上的意義，對(duì)于檢驗(yàn)牛頓萬(wàn)有引力定律，以及深入研究引力相互作用規(guī)律都具有重要意義。

　　萬(wàn)有引力常數(shù)G是人類認(rèn)識(shí)的第一個(gè)基本常數(shù)，但是，G值的測(cè)量精度是目前所有基本常數(shù)中最差的。以往國(guó)際上不同實(shí)驗(yàn)小組的G值測(cè)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，由于精度問(wèn)題，很多與之相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)難題至今無(wú)法解決。羅俊團(tuán)隊(duì)此次采用兩種不同方法測(cè)G，精度均達(dá)到國(guó)際最好水平，吻合程度接近10-5的水平，這將為提升我國(guó)在基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)、為物理學(xué)界確定高精度引力常數(shù)G的推薦值，作出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。

　　羅俊團(tuán)隊(duì)從上世紀(jì)80年代就開始采用扭秤技術(shù)精確測(cè)量萬(wàn)有引力常數(shù)G，歷經(jīng)10多年努力，于1999年得到了第一個(gè)G值，被隨后歷屆國(guó)際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）錄用?？茖W(xué)探索的腳步永不止步，該團(tuán)隊(duì)隨后對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了一系列優(yōu)化，并更深入研究了各項(xiàng)誤差，又歷時(shí)10年，于2009年發(fā)表了新的結(jié)果，相對(duì)精度達(dá)到26ppm（1ppm=百萬(wàn)分之一）。這一結(jié)果是當(dāng)時(shí)采用扭秤周期法得到的最高精度G值，被隨后歷屆CODATA收錄命名為HUST-09。

　　如今，又經(jīng)過(guò)10年沉淀，羅俊團(tuán)隊(duì)再次“一鳴驚人”——采用兩種不同方法測(cè)G，給出了目前國(guó)際上最高精度的G值，相對(duì)不確定度優(yōu)于12ppm，實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)際頂尖水平的趕超。羅俊團(tuán)隊(duì)所在的引力中心在短短30多年里，從無(wú)到有、從有到強(qiáng)，逐步走向世界前沿，被國(guó)際同行稱為“世界的引力中心”。

　　在學(xué)界，G值的測(cè)量原理早已十分明確，但測(cè)量過(guò)程卻異常繁瑣、復(fù)雜。在一種測(cè)量方法中，往往包含近百項(xiàng)誤差需要評(píng)估。本次實(shí)驗(yàn)中，為增加測(cè)量結(jié)果的可靠性，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)同時(shí)采用了兩種獨(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(shí)驗(yàn)方法雖已不再新奇，但與兩種方法相關(guān)的裝置設(shè)計(jì)，以及諸多技術(shù)細(xì)節(jié)均需團(tuán)隊(duì)獨(dú)自摸索、自主研制完成。在此過(guò)程中，研發(fā)出一批高精端的儀器設(shè)備，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。

　　以團(tuán)隊(duì)發(fā)展的精密扭秤技術(shù)為例，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(guó)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)。

　　“從上世紀(jì)80年代開展萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究至今，羅俊院士已將其看作畢生事業(yè)，幾十年如一日在山洞實(shí)驗(yàn)室工作。他不僅給我們提供了方向的指引，同時(shí)以身作則，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的每個(gè)重要階段都帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一起分析、討論并指導(dǎo)大家做實(shí)驗(yàn)。一批兼具理論與實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才在此過(guò)程中得以成長(zhǎng)。”論文的通訊作者之一、團(tuán)隊(duì)核心成員、華中科技大學(xué)引力中心教授楊山清表示，測(cè)G是一項(xiàng)艱苦而繁瑣的工作，一個(gè)結(jié)果的得出往往需要幾十年的摸索，每當(dāng)大家想放棄時(shí)，羅俊院士總是及時(shí)給予鼓勵(lì)。正因如此，團(tuán)隊(duì)成員心里一直憋著一股拼勁兒，誓將這個(gè)實(shí)驗(yàn)攻下。

　　“G值的測(cè)量并非一勞永逸，它需要有科學(xué)家持續(xù)為它‘保鮮’，但對(duì)它的測(cè)量極其艱辛。羅俊團(tuán)隊(duì)通過(guò)30年的努力，貢獻(xiàn)了目前世界上最為精確的G值，中國(guó)應(yīng)該為擁有這樣一個(gè)能夠持之以恒并永遠(yuǎn)保有熱情的團(tuán)隊(duì)而驕傲?！泵绹?guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所聯(lián)合JILA實(shí)驗(yàn)室前主席、美國(guó)總統(tǒng)科技獎(jiǎng)獲得者詹姆斯教授對(duì)此次羅俊團(tuán)隊(duì)取得的成績(jī)?nèi)绱嗽u(píng)價(jià)。（記者柳潔、通訊員王瀟瀟）

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責(zé)任編輯： 程瑤