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引力中心简介

华中科技大学物理学院引力中心自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)。

引力中心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2018年9月10日)教师43人,其中院士1名,教授17人、副教授/副研究员24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, 3获中组部计划,5人获教育部新世纪人才,4人获湖北省楚天学者。引力中心现有专职管理人员2名,聘用秘书和技术人员22人,在站博士后39人,在读博士研究生129人,硕士研究生98人。

引力中心近十年获得纵向国家级科研课题160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)、科技部863计划项目、基金委重点项目和仪器专项20余项、基金委面上和青年基金100余项、国家重点研发计划课题5项、国家各部委重点预研项目20余项,科研经费总额超过3亿元,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,2018年最新的测量结果8月30日在《Nature》以长文的形式发表;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,2017年底参加国际重力比对,初步结果表明我们自行研制的冷原子绝对重力仪的精度达到与FG5相当的水平;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。