十年精密实验：引力常数G再添新线索

美国国家技术标准研究院（NIST）的研究团队近日公布了一项耗时10年的实验结果，对物理学中最基础、也最难精确测量的常数之一——引力常数"G"给出了新的数值，并揭示出测量过程中一个此前被忽视的潜在因素。

引力是自然界的四种基本相互作用中最弱的一种，这也让它成为最难精确测定的物理量之一。NIST物理学家斯蒂芬·施拉明格（Stephan Schlamminger）表示，科学界追踪引力常数已经超过200年，但迄今16个主要测量结果的分歧依然很大，典型不确定度约为百万分之五十，远远落后于其他基本常数的精度水平。

引力常数，也被物理学家称为"大G（Big G）"，描述的是两个质量之间的引力作用强度。对公众日常生活而言，G的细微变动并不会带来可感知的影响，但对物理学家来说，尽可能确定其精确数值，有助于进一步理解引力的本质，并推动经典物理理论的探索。

施拉明格团队在本次工作中没有另起炉灶设计全新方案，而是沿用了2014年在法国国际度量衡局（BIPM）进行的一项联合引力常数实验所使用的两套装置，从法国运至美国马里兰州盖瑟斯堡的NIST实验室，在不同环境中复现这一实验，并检验当年结果中是否存在系统性偏差。

2014年的那次BIPM实验给出了当时"偏离主流"的G值之一，因此复现实验被寄予了揭示这类异常结果背后逻辑的期望。NIST团队自2016年起正式启动测量工作，整个项目历经10年，这既是一次科学测量，也是对超精密微弱力测量技术的长期磨砺。

最新公布的数据显示，团队给出的引力常数新值为 6.67387±0.00038×10⁻¹¹m³kg⁻¹s⁻²，相对标准不确定度为 5.7×10⁻⁵。与2014年BIPM实验结果相比，这一数值低了约0.0235%，在高精度测量领域，这样的差距已不容忽视。同时，该结果也低于CODATA 2018推荐的G值，但目前尚难以明确解释差异来源。

更具突破意义的是，研究人员在分析实验条件时，发现了一项此前被忽略的因素——真空腔体内残余空气的影响。按设计，为尽可能消除干扰，实验需要在近乎完美的真空环境中进行，但团队发现，无论怎么抽气，容器内壁总会吸附少量气体分子，形成所谓的"真空泄漏"。

这部分气体会对实验装置施加极其微小的力，从而对最终测得的G值产生影响，而这一效应在以往数十年的实验分析中并未被系统纳入。施拉明格指出，这一发现或许有助于解释为何不同实验给出的G值长期"对不上号"，但要得出定论为时尚早，还需要逐一回溯历史实验方案，核查它们对残余气体的处理方式。

在谈及何时能统一公认数值时，施拉明格表示，目前团队倾向于认为偏差可能来自多个累积效应，而非单一因素，但研究仅处于起步阶段。至于具体如何操作，目前还无法精确设想。相关研究论文已发表于计量学领域期刊《Metrologia》，并通过独立审核。

这项工作没有为引力常数之争画上句号，却清晰展示了问题的复杂性：即便耗时十年、动用两套装置、在不同实验室精细操作，最终给出的G值仍与历史结果存在显著差异。在科学界，这既是一种挫折，也是一种动力——它提醒研究者，想要彻底读懂这个"最熟悉又最陌生"的自然常数，还需要更多更细致的实验、更长期的合作以及更精湛的误差识别能力。