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測得迄今最高精度的引力常數?G?值
牛頓萬有引力常數?G?是人類認識的第一個基本物理常數,其在物理學乃至整個自然科學中扮演著十分重要的角色。兩個世紀以來,實驗物理學家們圍繞引力常數?G?值的精確測量付出了巨大而艱辛的努力,但其測量精度目前仍然是所有物理學常數中最低的。按照牛頓萬有引力定律,G?應該是一個固定的常數,不因測量地點和測量方法的不同而變化。但是,當前國際上不同研究小組用不同方法測得的?G?值卻不吻合。
為了深入研究這一問題,華中科技大學物理學院引力中心羅俊、楊山清和邵成剛研究組自?2009?年開始同時采用兩種相互獨立的方法——扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法來測量?G?值。歷經多年的艱苦努力,2018?年兩種方法均獲得了迄今為止國際最高的測量精度(G?值分別為?6.674184?×10?11和?6.674484?×10?11m3·?kg?1·?s?2,相對標準偏差分別為百萬分之?11.64?和?11.61),更為關鍵的是兩個結果在?3?倍標準差范圍內吻合。
Nature以“引力常數的創紀錄精度測量”(Gravity Measured with Record Precision)為題發表評論認為,這項工作是迄今為止用兩種獨立的方法測定引力常數的不確定度最小的結果,為揭示造成萬有引力常數測量差異的原因提供了非常好的機遇,同時也為進一步測量獲得引力常數的真值提供了機遇;并評價這項工作是“精密測量領域卓越工藝的典范”。