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，萬有引力常數(shù)G是最難測定的物理常數(shù)之一。多年來，各國科學(xué)家—直在追逐該常數(shù)的精確測量。

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

　　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動的力本質(zhì)一致。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”。而要計算物體間的萬有引力，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，以及深入研究引力相互作用規(guī)律都具有重要意義。

　　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到10-4的水平，由于精度問題，很多與之相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)難題至今無法解決。羅俊團隊此次采用兩種不同方法測G，精度均達到國際最好水平，吻合程度接近10-5的水平，這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)界確定高精度引力常數(shù)G的推薦值，作出實質(zhì)性貢獻。

　　羅俊團隊從上世紀(jì)80年代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)10多年努力，于1999年得到了第一個G值，被隨后歷屆國際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會（CODATA）錄用?？茖W(xué)探索的腳步永不止步，該團隊隨后對實驗方案進行了一系列優(yōu)化，并更深入研究了各項誤差，又歷時10年，于2009年發(fā)表了新的結(jié)果，相對精度達到26ppm（1ppm=百萬分之一）。這一結(jié)果是當(dāng)時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10年沉淀，羅俊團隊再次“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。羅俊團隊所在的引力中心在短短30多年里，從無到有、從有到強，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，往往包含近百項誤差需要評估。本次實驗中，為增加測量結(jié)果的可靠性，實驗團隊同時采用了兩種獨立的方法，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，以及諸多技術(shù)細(xì)節(jié)均需團隊獨自摸索、自主研制完成。在此過程中，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的測量、地質(zhì)勘探等方面發(fā)揮重要作用。

　　以團隊發(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基礎(chǔ)。

　　“從上世紀(jì)80年代開展萬有引力常數(shù)G的精確測量實驗研究至今，羅俊院士已將其看作畢生事業(yè)，幾十年如一日在山洞實驗室工作。他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都帶領(lǐng)團隊成員一起分析、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。”論文的通訊作者之一、團隊核心成員、華中科技大學(xué)引力中心教授楊山清表示，測G是一項艱苦而繁瑣的工作，一個結(jié)果的得出往往需要幾十年的摸索，每當(dāng)大家想放棄時，羅俊院士總是及時給予鼓勵。正因如此，團隊成員心里一直憋著一股拼勁兒，誓將這個實驗攻下。

　　“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’，但對它的測量極其艱辛。羅俊團隊通過30年的努力，貢獻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)保有熱情的團隊而驕傲?！泵绹鴩覙?biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所聯(lián)合JILA實驗室前主席、美國總統(tǒng)科技獎獲得者詹姆斯教授對此次羅俊團隊取得的成績?nèi)绱嗽u價。（記者柳潔、通訊員王瀟瀟）

【糾錯】

責(zé)任編輯： 程瑤