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绝对重力仪:给地球精准“做CT”

从比萨斜塔上抛下两个不同大小的铁球,它们以相同的速度同时落地——400多年前,意大利科学家伽利略完成这个**的…

从比萨斜塔上抛下两个不同大小的铁球,它们以相同的速度同时落地——400多年前,意大利科学家伽利略完成这个**的自由落体实验后的感受,今天的**计量科学研究院重力仪研究团队也能体会到。不过,与伽利略不同,他们观察的落体不是铁球,而是原子团。

重力仪研究团队是**计量院九个计量基础前沿研究团队之一,团队的工作是精准地测量重力加速度,建立**重力加速度计量基标准体系,并为此研制自主可控的精密测量仪器——**重力仪。

重力加速度的测量分为**重力测量和相对重力测量。**计量院对**重力仪的研究已有半个多世纪。2013年以来,他们开展了新一代激光干涉型**重力仪和**代原子干涉型**重力仪的集中攻关,突破十余项“卡脖子”技术,大幅提升了重力加速度的测量水平。这两种**重力仪测量结果的合成标准不确定度,分别达到3.0和4.6微伽。

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**计量科学研究院自主研制的光学干涉**重力仪参加国际比对

伽,即重力加速度的单位,其命名正是为了纪念伽利略。与伽利略那时候相比,3.0和4.6微伽的测量不确定度,相当于将重力加速度的测量精度提高了将近7个数量级,也就是10的7次方、上千万倍。

这是时代的发展,是科技的进步。伽利略可能不会想到,几百年后的人们可以通过原子干涉**重力仪,将自由下落物体从宏观物体换成微观原子团,在超高真空环境下采用激光冷却和操控技术来测量重力加速度。

不止于此。**计量院还利用自主研制的激光干涉型和原子干涉型**重力仪,通过主办国际比对和超导重力观测技术,建立了不同技术体制相互旁证的**重力加速度计量基准,其测量不确定度优于1微伽。

2017年,14个**的32台重力测量仪器齐聚**计量院开展“大比武”——计量比对。**计量院的**重力仪表现优异,使得**重力计量基准原点落户**。所谓原点,即**重力加速度测量精度**高的点位,也是**重力加速度量值的源头。此前,**重力计量基准原点一直在欧洲。

“这意味着**成为**重力加速度量值溯源地,为全**开展重力加速度的量值溯源和传递,彰显了**科技实力和在**计量界的国际影响力。”**计量院时间频率所副所长、重力仪研究团队带头人吴书清很自豪。

科研人员总是追求**,对更高精度的追求既是一种自我突破,也是一种现实需要。如此高精度的重力仪,在现实生活中大也有用处。

受地球引力影响,物体下落时具有近乎相同的重力加速度,但在不同纬度、地层中矿藏变化等因素的影响下,重力加速度会有细微变化。这种变化是进行辅助导航、资源勘探、地震预报、海洋监测等的重要依据。

比如,利用不同位置的重力信号与标准重力地图匹配,可以获取定位和导航手段。根据重力场的异常或突变,可以勘探资源并确定是何种资源。科研人员曾通过重力测量,探明北京明十三陵地下陵墓的形状、位置和埋深。我们生活中用的电子秤,其准确性也建立在精准的重力测量基础上……

作为**的基础数据、战略数据,重力加速度的精准测量从未停止。近年来,在“**大陆科学钻探工程”“**大陆构造环境监测网”“极地科学研究”“精密重力测量**重大科技基础设施建设”等**重大工程项目中,都可以看到**重力仪的身影。“它们正在给地球更加精准地‘做CT’,让我们愈发了解人类的家园。”**计量院重力仪研究团队如此形容。

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作者: 网络

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