2018年度中国科学十大进展

测得迄今最高精度的引力常数 G 值

牛顿万有引力常数 G 是人类认识的第一个基本物理常数，其在物理学乃至整个自然科学中扮演着十分重要的角色。两个世纪以来，实验物理学家们围绕引力常数 G 值的精确测量付出了巨大而艰辛的努力，但其测量精度目前仍然是所有物理学常数中最低的。按照牛顿万有引力定律，G 应该是一个固定的常数，不因测量地点和测量方法的不同而变化。但是，当前国际上不同研究小组用不同方法测得的 G 值却不吻合。

为了深入研究这一问题，华中科技大学物理学院引力中心罗俊、杨山清和邵成刚研究组自 2009 年开始同时采用两种相互独立的方法——扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法来测量 G 值。历经多年的艰苦努力，2018 年两种方法均获得了迄今为止国际最高的测量精度（G 值分别为 6.674184 ×10⁻¹¹和 6.674484 ×10⁻¹¹m³· kg⁻¹· s⁻²，相对标准偏差分别为百万分之 11.64 和 11.61），更为关键的是两个结果在 3 倍标准差范围内吻合。

Nature以“引力常数的创纪录精度测量”（Gravity Measured with Record Precision）为题发表评论认为，这项工作是迄今为止用两种独立的方法测定引力常数的不确定度最小的结果，为揭示造成万有引力常数测量差异的原因提供了非常好的机遇，同时也为进一步测量获得引力常数的真值提供了机遇；并评价这项工作是“精密测量领域卓越工艺的典范”。

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