万有引力常数G精确测量实验进展

万有引力常数G是人类历史上引入的第一个基本物理学常数,其在理论物理、天体物理和地球物理等许多领域中扮演着重要角色.两百多年来,人们共测量出了200多个G值,但G的测量精度仍然是所有物理学常数中最差的,这一现象反映了测G工作本身的复杂性和困难性.本文简要概述了G值测量的意义和测G的历史,并结合自2010年以来国际上新出现的三个高精度测G实验介绍这一领域的研究进展,以及华中科技大学引力实验中心测G工作的最新动态.

万有引力常数G值的确定

自从牛顿提出万有引力理论以后,科学家们就开始了用实验的方法测定万有引力常数G值的努力.介绍了几个著名的G值测定实验,其中英国物理学家和化学家亨利·卡文迪许的实验具有开创性的重要意义.该项实验设计精巧,具有相当高的精确度,在历史上影响很深,至今对学习者仍有较强的指导作用.

测量大质量物体间引力常数G的新实验方案

介绍了可以测量大质量物体间万有引力常数的一种新的实验方案。首先介绍了新方案总体结构,然后分析了预期的理论观察值,分析表明,新方案中被照物投影在接收屏上将会出现5mm的预期位移。对新方案将会出现的误差进行了分析,并提出了降低误差的方法。

引力实验与理论研究新进展

在现有物理学的架构之下,理论物理学家们正在寻找一个合适的理论来涵盖4种基本相互作用,而对于引力基本性质的研究将是其中最关键的问题之一.因此进行引力规律的实验研究对人类认识和利用自然界具有深远的科学意义和社会现实意义,该领域的突破必将极大地丰富人们对宏观和宇观世界的认识.在这种基础物理实验研究过程中不仅需要好的物理思想和巧妙的实验方案,而且也极力追求各种实验技术和测量方法的极限.近年来华中科技大学物理系引力中心在引力实验与理论领域所开展的研究工作,包括万有引力常数G的精确测量、光子静止质量实验检验、亚毫米范围New- ton反平方定律实验检验以及宏观旋转物体等效原理的实验检验等均取得了一些积极进展.