周期法测G实验中磁场对扭秤周期的影响

磁场波动是周期法测G实验中的一个误差来源,作用到扭秤上的周期性变化磁场力矩会影响扭秤的运动周期.把磁场作用力矩当作噪声来处理,并利用非线性最小方差拟合法来提取扭秤周期.根据实验给出的相关参数值,利用数值模拟得到了周期性变化磁场力矩所引起扭秤周期的变化δT约为3.8×10-6s.     

用自旋极化扭秤探测自旋与质量相互作用

利用扭秤探测自旋极化物体Sm2Co17与太阳质量之间的类似轴子的相互作用,充磁以后Sm2Co17的等效自旋电子数约为1.5×1023.初步实验结果表明,当相互作用程λ→∞时,自旋质量耦合常数的上限gsgp/(hc)<1.4×10-31.同时给出了对应的洛伦兹与CPT破缺因子的上限在10-17eV水平.为了减小周围环境磁场对实验的影响,设计了三维Helmholtz线圈来补偿背景磁场.并从四个方面讨论了提高实验精度的方法.     

精密扭秤实验技术及其应用

作为一种古老而经典的弱力检测工具,扭秤凭借其超高的灵敏度在精密测量领域得到了持续而广泛的应用.本文描述了扭秤的基本工作原理,分析了限制扭秤实验精度的基本因素,在此基础上重点介绍了华中科技大学引力中心实验小组采用扭秤技术在精密测量物理领域的实际应用,如基于扭秤周期法的万有引力常数G的精确测量,基于扭秤双频调制的近距离牛顿反平方定律实验检验,以及基于旋转扭秤调制的光子静止质量实验检验等.     

万有引力常数G的精确测量

万有引力常数G是一个与理论物理、天体物理和地球物理等密切相关的物理学基本常数,它的精确测量在引力实验乃至整个实验物理学中占据着特殊地位.尽管两个多世纪以来科学家们为此竭尽全力,但G的测量精度仍然是物理学基本常数中最差的.我们在简要综述万有引力常数G的测量历史的基础上,介绍了目前实验室测量万有引力常数G的现状和国际上在这一领域的研究进展.     

广义相对论中引力传播速度的测量问题

牛顿万有引力定律认为引力场的传播不需要时间, 是瞬时相互作用, 而广义相对论认为瞬时相互作用是不存在的. 因此, 在观测和研究引力潮汐时, 牛顿万有引力定律是否需要修改是一个值得探讨的问题. 本文说明在现有的广义相对论框架下, 牛顿引力定律是完全适用的. 后牛顿近似计算的结果表明, 引力传播速度的可观测效应与物体运动速度的大小无关, 只依赖于物体运动的加速度. 一般来说, 这一可观测效应非常微弱, 目前的任何天文观测, 包括太阳潮汐观测均不能证实引力传播速度与光速相同.