上周《自然》杂志刊发了华中科大的万有引力常数测量结果。团队采用了两种方法，做了两个极为精确的测量，不过结果却不一致，跟同一团队2009年的测量结果也不一致，目前没有好的解释，也说明这是件非常困难的工作。

根据牛顿万有引力定律，引力使质量为m1和m2，相距为d的两个物体相吸引，吸引力的大小为Gm1m2/d2，其中G就是引力常数。1798年亨利·卡文迪许采用扭秤首次测量了引力常数，误差为1%。

扭秤是一个哑铃形的重物，用一根细线在中间悬挂。另外两个外部重物分别置于哑铃的两边，引力使哑铃转动一个角度。细线的扭矩与引力转矩相等时就达到平衡。分析线的扭矩就得到引力常数。

自卡文迪许以来220年，已经进行了200多次实验测量引力常数。但这些结果相差甚大，有的测量值之间的差异远远大于5倍标准偏差。现在世界平均结果的误差设为47ppm（百万分之47），但其中有的误差声称很小，达到13.7ppm。

这些测量主要采用两种方法：扭秤周期法（TOS）和扭秤角加速度反馈法（AAF）。TOS中，钟摆振荡的频率由外部重物的位置决定，引力常数可通过比较不同配置下的振荡频率来确定。AAF方法是在两个分开的转盘上转动外部质量和钟摆，一个反馈机制监测钟摆的扭转角，通过改变其中一个转盘的角速度使扭转角保持为零。引力常数通过速率的改变来计算。

华中科大此次的TOS和AAF测量精度都达到了11.6 ppm，但AAF值比TOS大45 ppm。假如这两次测量完全独立，不一致度为2.7倍标准偏差（即这个偏差由统计涨落造成的概率小于1%）。

尽管测量精度改进了，但出现不一致的原因仍然神秘。最有可能的解释是研究人员低估或者漏掉了某些误差来源。团队认为细线的非弹性弛豫可能是一个原因，这样弹性系数在两个不同频率下会不同，这将影响TOS测量。

当然，如果涉及到新物理的话就更有意思了。

（摘译自Physics World，Hamish Johnston）