測出最精確萬有引力常數，華科大山洞里的研究登上《自然》雜志
《自然》雜志發稿截圖
8月30日訊北京時間30日凌晨1點，nature （《自然》雜志）刊發華中科技大學引力中心羅俊院士團隊測g（引力常數）實驗的論文，該團隊歷經30年艱辛測出了截至目前常數g的最精確值。據悉，這是我國在這個領域的第一篇nature文章，此次羅俊團隊采用兩種不同方法測g，精度均達到國際最好水平，這將為提升我國在基礎物理學領域的話語權、為物理學界確定高精度的引力常數g的推薦值做出實質性貢獻。
牛頓萬有引力定律指出了使蘋果落地的力和維系行星沿橢圓軌道運動的力本質一致，而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”。要計算物體間的萬有引力，則需知道引力常數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g的精確測量不僅具有計量學上的意義，其對于檢驗牛頓萬有引力定律及深入研究引力相互作用規律都具有重要意義。
羅俊院士在華科大引力中心
據悉，萬有引力常數g是人類認識的第一個基本常數，但是g值的測量精度是目前所有基本常數中最差的，以往國際上不同實驗小組的g值測量的相對精度雖然接近在10-5，相互之間的吻合程度僅達到10-4的水平，因為精度問題很多與之相關的基礎科學難題至今無法解決。此次羅俊團隊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物理學領域的話語權、為物理學界確定高精度的引力常數g的推薦值做出實質性貢獻。
測量萬有引力常數g的價值何在呢？羅俊院士在接受媒體采訪時介紹，“地表的重力大小，是由地球內部的物質構造決定的。如果我們能精確測量地面重力，就能了解地下物質密度分布。換言之，精密測量就相當于給地球做ct，可以知道地下礦藏的大致分布?！?br>華中科大山洞成“世界引力中心”
工作中的羅俊院士（左二）
1983年10月，華中工學院（現華中科技大學）開始籌建引力實驗中心。
由于引力實驗對恒溫、隔振、電磁屏蔽等要求極高，時任院長朱九思聽取陳應天教授的建議，決定把實驗室建在喻家山下的人防山洞中。當時，還是陳應天教授研究生的羅俊就全程參與了中心的籌建和研究工作，由此與引力結下了不解之緣。
為攻克測g這一難題，從1986年開始的近10年，除去吃飯和睡覺，羅俊幾乎都在山洞中度過。1998年，羅俊取得了105ppm相對精度的測g結果。2009年，羅俊團隊將g的測量精度提高到26ppm。這是國際上精度優于50ppm的七個結果之一，也是采用扭秤周期法測得的最高精度g值。羅俊團隊測g實驗結果被國際科技數據委員會推薦的codata值所收錄，并以華中科技大學英文縮寫hust命名。
如今，又經過一個10年的沉淀，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，相對不確定度優于12ppm，實現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”。
一個結果往往需要幾十年時間的摸索
論文的通訊作者之一、團隊核心成員、華中科技大學引力中心楊山清教授介紹：從上世紀80年代羅老師開始進行萬有引力常數g的精確測量實驗研究至今，他已將其看作是畢生的事業，幾十年如一日在山洞實驗室工作。
楊山清說，羅老師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他都主動帶領團隊成員一起分析、討論并指導大家做實驗。一批兼具理論與實踐能力的優秀人才在此過程中得以成長。測g是一項艱苦而又繁瑣的工作，一個結果的得出往往需要幾十年時間的摸索，每當大家想要放棄時，羅老師總是能及時給予鼓勵。正是因為這樣，團隊成員心里也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，它需要有科學家持續為它‘保鮮’，但是對它的測量又極其艱辛，而羅俊團隊通過30年的努力，貢獻了目前世界上最為精確的g值，中國應該為擁有這樣一個能夠持之以恒并永遠保有熱情的團隊而驕傲！”美國國家標準與技術研究所聯合的研究所jila實驗室前主席、美國總統科技獎獲得者james e. faller教授對此次羅俊團隊取得的成績這樣評價道。（長江日報記者楊佳峰 通訊員王瀟瀟 高翔）
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