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华中科技大学物理学院引力实验中心自1983年以来,一直从事与引力有关的各种物理规律实验检验及相关理论问题研究,在教育部、科技部、自然科学基金委、总装、国防科工委等部门的长期重视与大力支持下,经过三十余年的努力,不仅成为我国目前唯一的引力实验研究基地,而且在国际舞台上占有一席之地。2000年批准成立了引力与量子湖北省重点实验室、2002年批准成立了基本物理量测量教育部重点实验室、2006年批准成立了科技部引力与固体潮国家重点野外科学观测研究站、2009年批准成立了重力导航教育部重点实验室(B类)。


华中科技大学引力实验室拥有一群以高学历中青年为主体、理论和实验相结合、具有一定学科交叉优势、朝气蓬勃而又具有相当实际工作经验、能够承担高难度科学研究项目的科研群体,2002年获得国家自然科学基金委员会创新研究群体,2005年获得延续资助。实验室目前(截止2017年9月30日)教师32人,其中院士1名,教授15人、副教授/副研究员12人,讲师3人,其中有3人获得全国百篇博士论文,3人获基金委杰出青年基金资助,1人获基金委优秀青年基金资助, 2获中组部青年千人计划,5人获教育部新世纪人才,4人获湖北省楚天学者。实验室有专职管理人员2名,聘用秘书和技术人员22人,在站博士后30人,在读博士研究生100人,硕士研究生72人。


引力实验室近十年获得纵向国家级科研课题60余项,包括承担科技部973项目计划项目(项目首席和依托单位)并承担其中的4个课题、科技部863计划课题3项、基金委重点项目和仪器专项8项、基金委面上和青年基金30余项、国家重点研发计划课题3项、国家各部委重点预研项目10余项,科研经费总额超过2亿元,2000和2006年先后两次获得湖北省自然科学一等奖,2003和2008年获得全国优秀百篇博士论文各一篇。


引力中心近年来围绕引力实验和相关基础物理开展基础科学前沿问题研究,发展精密扭秤、空间加速度计、冷原子干涉、激光干涉、MEMS和超导等精密测量实验技术,并应用于解决精密重力测量等国家需求。作为我国引力实验研究基地凝聚和培着我国引力实验精密测量领域研究人才。在学科发展和平台建设方向,引力中心联合国内相关研究机构的专家学来积极稳步地推动精密测量物理学科和精密重力测量综合研究设施建设。


引力中心在引力实验精密测量领域近年来取得的主要研究成果有:

引力基础物理研究:采用精密扭秤周期法测量牛顿万有引力常数G,其结果被国际物理学基本常数委员会最近推荐的连续四次CODATA值所采用;提出并实现了光子静止质量的上限旋转扭秤调制法实验检验,实验结果将目前国际上光子静止质量的上限提高一个多数量级,两次被国际基本粒子数据组(Particle Data Group)收录;采用精密扭秤测量两平行极板之间水平方向的非牛顿引力,实验结果验证了牛顿反平方定律在作用程大于66μm范围内的正确性;

重力精密测量研究:研制的空间簧片加速度计已于2006年完成卫星飞行试验,提高我国相关研究领域研究水平;研制出了高精度静电悬浮加速度计工程样机,已于2013年成功搭载“实验五号”卫星完成了飞行验证,为我国相关重力卫星的工程实施奠定了坚实的基础;2017年研制的高精度静电悬浮加速度计再次搭载TZ1获得圆满成功;完成了重力梯度测量系统研究平台的初步建设,为航空重力梯度测量奠定基础。

原子分子光学精密测量:研制高精度冷原子干涉重力精密测量系统,实现100秒内0.5微伽的重力测量分辨率,将当前国际最好水平提高2倍,为亚微伽水平重力测量基准研究奠定基础;完成了高精度光钟研究平台和空间激光测系统研究平台的初步建设,具备开展相关光学精密测量的研究条件。


目前实验室正在承担精密重力测量国家重大科技基础设施建设,国家重大科技基础设施是国家为解决经济社会发展和国家安全中重大科技问题,增强原始创新能力,实现从科技大国迈向科技强国发展目标而建设的大型科技基础研究设施,对建设创新型国家具有重要意义。由华中科技大学作为项目法人,中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学院物理与数学研究所、中国地质大学(武汉)和中山大学共建的“精密重力测量研究设施”(简称PGMF)国家重大科技基础设施项目建议书和可行性研究报告分别于2015年5月5日和2016年7月11日获得国家发展改革委批复(发改高技[2015] 947号和发改高技[2016]1499号),这标志着精密重力测量国家重大科技基础设施进入了建设启动阶段,项目计划总投资90780万元,建设期5年。

PGMF项目作为“十二五”期间国家优先支持16项重大科技基础设施建设项目之一。PGMF以具备全球毫伽级、基准微伽级的重力数据获取、评估与应用能力为目标,主要建设精密重力测量基准台与检测系统,卫星、航空和水下重力探测环境模拟与物理仿真试验系统,以及全球高精度重力场数据处理系统,计划建成国际一流、综合指标国际领先的精密重力测量研究设施,并使之发展成为具有国际影响力的重力测量科学中心之一,为我国地球科学基础研究及精密重力仪器研制、测量与应用研究提供必要的实验条件,为解决固体地球演化、海洋与气候变化、水资源分布和地质灾害研究中的科学问题提供重要支撑,并满足我国地质调查、资源勘探、国家安全等对重力数据和重力基准的战略需求,为建设国家科技创新中心和创新体系奠定坚实基础。

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精密重力测量科学走廊效果图

 



 
 
 

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