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美國(guó)物理學(xué)家找到測(cè)量萬有引力常數(shù)新方法

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源:科技日?qǐng)?bào) 瀏覽:955

    美國(guó)物理學(xué)家J?B?福斯勒利用2個(gè)原子干涉重力儀,找到了測(cè)量萬有引力常數(shù)的新方法,測(cè)量精度可達(dá)百萬分之一。該科研成果發(fā)表在近期的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。

  萬有引力常數(shù)G的精確測(cè)量不僅對(duì)弄清引力相互作用的性質(zhì)非常關(guān)鍵,而且對(duì)于理論物理學(xué)、地球物理、天文學(xué)、宇宙學(xué)以及精確測(cè)量等具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義,但它的精度至今仍不理想。自1798年英國(guó)科學(xué)家卡文迪許采用精密扭秤獲得歷史上第一個(gè)較為精確的萬有引力常數(shù)G測(cè)量值以來,人們雖經(jīng)努力,但迄今對(duì)G的測(cè)量精度仍低于萬分之一。因此,萬有引力常數(shù)G的精確測(cè)量作為一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)為各國(guó)科學(xué)家所關(guān)注,并投入大量人力和物力進(jìn)行研究。

  目前測(cè)G的方法大致分三大類。地球物理學(xué)方法引力效應(yīng)明顯,但實(shí)驗(yàn)精度較低;空間測(cè)量方法面臨著很多新的技術(shù)難題,目前仍在探索之中;實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量是目前獲得高精度G值的主要方,常用工具是精密扭秤,但其工作艱巨而又困難,實(shí)驗(yàn)精度的提高主要受到引力相互作用十分微弱的限制。近年來出現(xiàn)的利用原子干涉測(cè)量G的方法,測(cè)量精度也不高。

  美國(guó)研究人員為此對(duì)原子干涉測(cè)量方法進(jìn)行了改進(jìn),他們將2個(gè)相同的原子干涉重力儀安裝在不同的高度,在兩者之間固定了重540千克的鉛垂,鉛垂對(duì)2個(gè)重力儀中原子所受的重力影響不同,由于增加鉛垂的引力,上面的重力儀所受的重力很容易增加,下面的很容易減少,這樣就可以獲得僅來自于鉛垂引力的差別。由于地球的引力不會(huì)影響這種差別,而與所處高度有關(guān)的地球引力作用可以通過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)消除。在這一過程中,鉛垂的重量和位置的測(cè)定精度很高,因此,從該實(shí)驗(yàn)中計(jì)算萬有引力常數(shù)相對(duì)容易。

  研究人員指出,雖然該實(shí)驗(yàn)測(cè)量G的精度達(dá)到了10萬分之一,仍比要求的低20倍,但該實(shí)驗(yàn)證明這種方法可行。他們已經(jīng)準(zhǔn)備進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn),新實(shí)驗(yàn)中對(duì)G精度的測(cè)量將達(dá)到百萬分之一。另外,有關(guān)專家指出,利用這種方法不僅可用來測(cè)量G,還可對(duì)在實(shí)驗(yàn)室中研究廣義相對(duì)論有重要意義。

 

 

 

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