美國物理學家J?B?福斯勒利用2個原子幹涉重力儀,找到了測量萬有引力常數的新方法,測量精度可達百萬分之一。該(gāi)科研成果(guǒ)發表在近期的美國《科學》雜誌上。
萬有引力常數G的精確測量不(bú)僅對弄清引力相互作用的性質非常關鍵,而且對於理論物理學、地球(qiú)物理、天文學、宇宙學以及精確測量等具有重要的理論與現實意義,但它的(de)精度至今仍不理想(xiǎng)。自1798年英國科學家卡文迪許采用精密扭秤獲得曆史上第一個較為精確的(de)萬(wàn)有引力常數G測量值以來,人們雖經努力,但迄今對G的測量精度仍低於萬分之一。因此,萬有引力常數G的精確測量作為一個熱點和難點為各國科學家所關注,並投入大量人力和物力進行研究。
目前測(cè)G的(de)方法大致分三大類。地球物理學(xué)方法引力效應(yīng)明顯,但實驗精度較低(dī);空間測量方法麵臨著很多新的(de)技術難題,目前仍在探索之中;實驗室內測量是目(mù)前獲得高精度G值的主要方,常用工具是精密扭秤,但其工(gōng)作艱巨而又困難,實驗精度的提高主要受到引力相互作用十(shí)分微弱的限製。近年來(lái)出(chū)現的利用(yòng)原子幹涉測量G的方(fāng)法,測量精度也不高。
美國研究人員為此對原子幹涉測量方(fāng)法進行了改(gǎi)進,他們將(jiāng)2個相同的原子幹涉(shè)重力儀安裝(zhuāng)在(zài)不同的(de)高度,在兩者之間固定了重540千克的鉛(qiān)垂,鉛垂對(duì)2個重力儀中原子所受的重力影響不同,由於增加鉛垂的引力,上麵的重力儀所受的重力很容易增加,下麵的很容(róng)易減少,這樣就可以獲得僅來自於鉛(qiān)垂引力的差(chà)別。由於地球的引力不會(huì)影響這種差別,而與所處高度有關的地球引力作用可以通(tōng)過(guò)多次重複實驗(yàn)消除。在這一過程(chéng)中,鉛垂的重量和位置的測定精度很高(gāo),因此,從該實(shí)驗中計(jì)算萬有引力常數相對容易。
研究人員指出,雖然該(gāi)實驗測量G的(de)精度達(dá)到了10萬分之一,仍比要求的低20倍,但該實驗證明這種方法可行(háng)。他(tā)們已經準(zhǔn)備進行新(xīn)的(de)實驗,新實驗中對G精度的測量將達到百萬分之一。另外,有關專家指出(chū),利用這種方法(fǎ)不僅可用來測量G,還可對在實驗室(shì)中(zhōng)研究廣(guǎng)義相對論有重要意義。
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更多>2018-10-12