美国物理学家找到了测量万有引力常数的新方法

美国物理学家J·B·福斯勒利用2个原子干涉重力仪，找到了测量万有引力常数的新方法，测量精度可达百万分之一。该科研成果发表在近期的美国《科学》杂志上。

万有引力常数G的精确测量不仅对弄清引力相互作用的性质非常关键，而且对于理论物理学、地球物理、天文学、宇宙学以及精确测量等具有重要的理论与现实意义，但它的精度至今仍不理想。自1798年英国科学家卡文迪许采用精密扭秤获得历史上第一个较为精确的万有引力常数G测量值以来，人们虽经努力，但迄今对G的测量精度仍低于万分之一。因此，万有引力常数G的精确测量作为一个热点和难点为各国科学家所关注，并投入大量人力和物力进行研究。

目前测G的方法大致分三大类。地球物理学方法引力效应明显，但实验精度较低；空间测量方法面临着很多新的技术难题，目前仍在探索之中；实验室内测量是目前获得高精度G值的主要方，常用工具是精密扭秤，但其工作艰巨而又困难，实验精度的提高主要受到引力相互作用十分微弱的限制。近年来出现的利用原子干涉测量G的方法，测量精度也不高。

美国研究人员为此对原子干涉测量方法进行了改进，他们将2个相同的原子干涉重力仪安装在不同的高度，在两者之间固定了重540千克的铅垂(如图)，铅垂对2个重力仪中原子所受的重力影响不同，由于增加铅垂的引力，上面的重力仪所受的重力很容易增加，下面的很容易减少，这样就可以获得仅来自于铅垂引力的差别。由于地球的引力不会影响这种差别，而与所处高度有关的地球引力作用可以通过多次重复实验消除。在这一过程中，铅垂的重量和位置的测定精度很高，因此，从该实验中计算万有引力常数相对容易。

研究人员指出，虽然该实验测量G的精度达到了10万分之一，仍比要求的低20倍，但该实验证明这种方法可行。他们已经准备进行新的实验，新实验中对G精度的测量将达到百万分之一。另外，有关专家指出，利用这种方法不仅可用来测量G，还可对在实验室中研究广义相对论有重要意义。