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万有引力常熟如此难以测量,说明引力的确跟环境关系密切

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最近,中国的华中科技大学和中山大学的研究团队合作,对万有引力常量作出了目前为止最精确的测量。此次测量万有引力常数的精确度达到约百万分之 11.6,刷新了实验测量万有引力常数的精确度纪录。
这项历时30 年的研究在 8 月 30 日发表在《自然》(Nature)杂志上。此篇论文也是中国精确测量万有引力常数研究领域在《自然》上发表的首篇论文。
从上世纪 80 年代就已开始,罗俊院士团队就采用扭秤技术精确测量,历经 10 多年的努力,在 1999 年得到了第一个 G 值,被随后历届的国际科学技术数据委员会(CODATA)录用。2009 年,团队又发表了新的测量结果,相对精度达到 26 ppm(百万分之一),是当时采用扭秤周期法得到的最高精度的 G 值,也被随后的历届 CODATA 所收录命名为 HUST-09。如今,罗俊团队给出了目前国际上最高精度的 G 值,相对不确定度优于 12 ppm,实现了对国际顶尖水平的赶超。
“目前国际上各个小组测得 G 值吻合程度仅到 0.05%,G 值测量精度远远低于其它常数的精度。这种现状就意味着其中还存在没有弄清楚的科学问题。好奇心驱使我们去研究为什么会出现这种情况”,他说。
万有引力常数是物理常数中最难测量的常数之一。尽管全世界的科学家数百年来不断努力,但其最精确的测量也存在很大误差。
根据过去 40 年的测量结果,目前普遍接受的G值为 6.67408×10-11 m3/(kg·s2)。这个数字有着 0.0047% 的不确定度,这样的误差是其他基本常数的数千倍,如电子电荷和光速。0.0047% 看似很小了,却限制了研究人员确定天体的质量以及计算其他基于 G 的参数的值。
最近,华中科技大学物理学院引力中心的罗俊院士团队在《自然》杂志上刊发了论文《Measurements of the gravitational constant using two independent methods》(通过两种独立方法对万有引力常数的测量)。文中,罗俊院士团队通过两个实验估计了引力常量 G,刷新了原来的精确度,其不确定度仅为 0.00116%(即 11.6 ppm)。此前,G 值最小的不确定度为 0.00137%(13.7ppm)。两个实验的测量结果略有不同,分别为 6.674184×10-11 和 6.674484×10-11m3/(kg·s2)。
杨山清认为,“两种方法获得的万有引力常数仍有一些偏差,引力常数 G 的真值对于人类来说还是未知的,我们会朝着这个目标继续开展研究。进一步发掘国际上测 G 实验中的各种可能影响因素,另外为了实现这个目标也需要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,人类才能给出一个引力常数 G 的明确的真值。”
但是,万有引力常数是一个永恒不变的量吗?
对此,杨山清教授表示,“确实有学者提出过万有引力常数不是定值的理论或猜想,但目前还没有得到实验的检验。关于国际上 G 值不吻合的现状,主流的看法还是最可能来源于实验中隐藏着系统误差。虽然新物理机制也可能导致这种情况,但可能性较低。要确定 G 是否是一个变化的常数,还得极大地提高 G 值的测量精度。”
看来21所谓的引力跟温度正相关的理论很有可能是真的。


IP属地:四川1楼2018-09-10 16:35回复
    啊啊啊啊啊


    IP属地:新疆来自Android客户端2楼2019-10-12 16:06
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