导读:本文包含了扭秤周期法论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:扭秤,常数,万有引力,周期,振幅,误差,精密。
扭秤周期法论文文献综述
刘建平[1]（2019）在《基于高Q值石英丝的扭秤周期法测量万有引力常数G》一文中研究指出描述物体间引力相互作用强度的牛顿万有引力常数G是最早被引入的基本物理学常数。由于引力作用微弱和不可屏蔽等原因致使G值测量精度是所有基本物理学常数中最差的。尤其困扰实验物理学家的是,国际上各个实验小组测得的G值在误差范围内不吻合,国际科技数据委员会2014年收录的十四个G值结果之间最大差异达到550 ppm。造成这种现状最可能的原因是这些实验中存在未被发现或正确认识的系统误差。基于这种现状,本实验室提出同时采用扭秤周期法和角加速度法这两种独立方法开展测G实验,目标精度是好于25 ppm。通过比较两种不同方法测量的结果,力求寻找其中可能存在的误差源,进而提高G值测量的置信水平。本课题为两种方法之一的扭秤周期法测G实验研究。本人在博士期间主要参与研制了 Q值达到5 ×104的镀膜石英丝,采用该镀膜石英丝开展测G实验,有效地将该方法中的主要系统误差项滞弹性效应从约212 ppm减小至约6 ppm。围绕提高球心间距测量结果的准确性开展了一系列实验研究:(1)采用改进的支撑系统支撑吸引质量球体,其位置稳定性和抗震动能力经测试好于0.1 μm;(2)测量了真空容器抽真空前后球间距的变化量为0.02(9)μm;(3)采用气浮法检验了球体的质心与形心偏离小于0.23(26)μm。最终球心间距测量精度好于0.37 μm,贡献G值不确定度小于9.53 ppm。此外,详细建模分析了实验中的磁场相互作用,并进行了相应的调制实验,评估出磁场效应对G值的误差贡献小于2.08 ppm。采用球谐函数展开的方法建模分析了背景引力场的影响,实验测量了环境的背景引力梯度,并采用在特定方位放置补偿质量的方法将该效应降低至1ppm以内。为了检验是否存在与实验装置相关的系统误差,在两套装置上先后采用4根石英丝,使用2套扭秤和吸引质量,完成7次G值测量,合成的G值结果为6.674184(78)×10-11 m3 kg-1s-2,相对不确定度11.64 ppm。由本小组其他实验人员获得的角加速度法测G结果为6.674484(78)×10-11 m3kg-1s-2,相对不确定度11.61 ppm。两种独立方法测得的结果均达到目前G值测量的最高精度且在3σ误差范围内吻合。(本文来源于《华中科技大学》期刊2019-02-01）
张彧乐[2]（2016）在《扭秤周期法测G实验中大振幅下相关效应研究》一文中研究指出1798年Cavendish利用扭秤设计了测量地球密度的实验,后人根据实验结果推出了G值,这是人类首次在实验室尺度下得到的测量结果。之后两百多年里,各实验小组利用扭秤巧妙地设计了不同方法来进行测G实验,但至今为止,结果还是不尽如人意。目前国际上公布的相对不确定度小于50ppm的G值测量结果有8个。虽然其各自的测量精度很高,但在误差范围内各结果之间并不吻合,造成这种现象的原因可能是各种实验方法中存在尚未被发现或认知的系统误差。引力中心自上世纪80年代起采用精密扭秤开展了一系列引力实验研究。在G值测量方面,通过扭秤周期法先后得到的结果被近四次的CODATA收录。在我们的周期法测G实验中,扭秤振幅工作在mrad量级,在此小振幅下扭秤的本征热噪声对周期影响较大,周期的测量精度相对较低,为了实现周期的高精度测量只能以长时间实验累积数据为代价,而实验时间长就对维持周围环境和实验装置的稳定性提出了更高的要求。基于以上考虑,本文作者对扭秤周期法测G实验在大振幅下的相关效应进行了初步的分析和探讨:1、通过采用引力势和多极矩展开两种方法分别得到扭秤周期法测G实验中的扭秤力矩的仿真模型,分别建立近远程配置下吸引质量引力场作用于扭秤上的引力力矩关系曲线;2、建立大振幅下近远程配置频率平方差对扭秤运动振幅的响应特性曲线,计算大振幅下(rad量级)振幅效应。与HUST-09实验相比,将振幅适当调大(0.05~0.30rad),振幅效应以及由振幅拟合的不确定度对G值带来的误差都将逐渐增大;3、在测量时间足够长的情况下,采用相关法重新计算了HUST-09实验中热噪声对扭秤运动周期提取精度所产生的影响??/?(28)0.26 ppm。在大振幅(0.05~0.30rad)情况下,随着振幅的增大,热噪声对周期测量精度的影响将逐渐减少;4、以振幅为0.30rad为例,振幅效应达到-12%,由振幅拟合不确定度?A(28)0.02 mrad引入的误差为15.5ppm,同时与HUST-09实验相比,振幅的增大不仅在周期提取精度上提高20倍左右,而且实验数据积累的时间也大大缩减。结合HUST-09的实验结果,分析振幅为0.30rad下大振幅周期法测G实验中主要误差贡献为27.19ppm,理论上实验周期由原来半年左右时间可以缩短至1个星期完成一套完整实验。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
黎卿[3]（2013）在《扭秤周期法测G实验中的系统误差研究》一文中研究指出从1798年Cavendish的扭秤实验给出万有引力常数G的第一个值以来，过去两百多年里国际上测量出了叁百多个G值，但精度仅提高不到两个数量级。国际科技数据委员会给出G的最新推荐值CODATA2010为6.67384(80)×10~(-11)m~3kg1s2，相对不确定度为120ppm。在CODATA2010推荐值收录的11个G值中声称精度小于50ppm的有6个，而它们之中最大值和最小值的差别达到了487ppm。测G的这种现状反应了对这个基本物理学常数进行精确测量的困难，以及在各种不同的测G方法中可能存在着不同的系统误差。在我们实验室2009年测G实验（HUST-09）的基础上，通过一系列的改进措施，我们开展了新一轮基于高Q值石英丝的周期法测G实验。主要改进措施有：1、采用Q值约为5.00×10~4的石英丝取代钨丝来降低滞弹性效应和提高扭秤周期的稳定性。在HUST-09实验中，Q值约为1.7×10~3的涂钍钨丝贡献的滞弹性效应为-211.80(18.69) ppm。采用石英扭丝之后滞弹性效应降低至-6.37(0.50) ppm，这说明滞弹性不再是周期法测G中的主要系统误差来源；2、为了解决由于石英丝不导电带来的静电问题，我们在石英丝表面依次镀了厚度为8nm的锗和8nm的铋膜。目前叁天扭秤数据的周期稳定性约为0.05ms，这比HUST-09实验中的周期稳定性提高了约4倍；3、对测G实验环境的背景引力场采用偶极对称扭秤进行了测量并用约800kg铅块进行了补偿。补偿之后，背景引力场对扭秤周期的影响降低了约5倍，同时扭秤的平衡位置处在背景场最平坦的地方，这使得背景场对扭秤周期的影响极大地降低。在72天的近、远程数据中，背景场贡献的效应只有0.38ppm；4、在扭丝周围安装了导热性良好的紫铜管用于均热，实验中铜管上、下端的温度差异小于0.02C，由它引起的热弹性效应贡献给G值的不确定度小于5ppm；5、优化磁阻尼单元。在保持磁阻尼单元对单摆运动模式的抑制能力前提下，将悬挂磁阻尼的钨丝直径和长度进行相应的优化之后，整个磁阻尼贡献给G值的效应从17.54(0.31)ppm减小至0.13(0.01) ppm；6、为了减小扭秤表面镀层对测G的贡献，镀层的材料选用密度更小的铝取代HUST-09中的铜和金之后，整个镀层贡献的效应从-24.28(4.33) ppm降低至-1.81(0.91) ppm。目前我们已经完成了初步的测G实验，给出的G值相对不确定度为16.95ppm。其中两项主要的误差来源于Cg/I和ω2的测量精度，它们分别为9.56ppm和13.22ppm。为了使测量结果更加可靠，我们将进行重复的测G工作，因此目前暂不公布G值的测量结果。本课题得到973计划课题“基于精密测量物理的引力及相关物理规律研究”的子课题：万有引力常数G的精确测量（2010CB832801）的资助。(本文来源于《华中科技大学》期刊2013-05-01）
刘祺[4]（2009）在《基于双球体吸引质量的扭秤周期法测量牛顿引力常数G》一文中研究指出Cavendish 1798年采用扭秤取得历史上第一个牛顿引力常数G的测量值以来,人们在这一领域内做出了艰苦卓绝的努力,将不断发展的近代科学技术与巧妙的实验设计相结合,力求得到精确可靠的结果。然而由于实验技术上的困难,在其他基本物理量常数的精度均已达到1ppm以下时,G的精度仍然停留在100ppm的水平上。不仅如此,世界上各个实验小组的测量结果之间的吻合程度总是差于其各自的标称精度。这暗示着目前的测G实验中,可能存在未被认识的系统误差。我们实验室于1998年利用扭秤周期法得到了一个相对精度为105ppm的G值。该结果被CODATA 98收录并命名为HUST-99。但后来的详细分析发现HUST-99实验中存在圆柱体密度分布不均以及空气浮力的影响。为了进一步提高G值的测量精度,我们在HUST-99实验的基础上提出了新的实验方案。新的实验方案不仅克服了HUST-99实验中存在的系统误差,并且由于一系列技术上的改进,使得各个几何参量的测量精度有了较大提高:例如利用红外传感器测量使得回转台中心的定位精度达到2μm;利用改进的旋转量块法使得吸引质量球面间距测量精度达到0.06μm以及吸引质量球直径的测量精度达到0.3μm以下;利用红外传感器测量以及水准仪监测使得扭秤的水平定位精度达到13μm;利用自准直仪以及一系列的标准传递使得扭秤和吸引质量球心连线之间的夹角的测量精度达到91μrad等等,这样几何参量贡献给测G的测量不确定度从HUST-99实验的73ppm降低至11ppm。此外,尽管新方案中周期变化量比HUST-99实验要小了近300倍,但是同样归功于一系列技术的改进,如基频信号的高精度提取方法,磁阻尼隔振系统的采用,实验环境温度效应的修正,静电作用的补偿以及A-B-A方法的引进等等,使得扭秤系统的周期稳定性以及周期测量精度有了较大提高,其引入的不确定度由HUST-99实验的75ppm降低至14ppm。除了这些技术上的改进外,为了减小人为主观因素对实验结果的干扰,我们在组内采取了”双盲”法则,即由不同的实验者按照完全相同的步骤,完全独立地进行实验操作。我们得到了两个非常吻合的实验结果,最终的G值是这两个结果的平均值:G=(6.67349±0.00018)×10~(-11)m~3kg~(-1)s~(-2),相对精度为26ppm。本研究工作先后得到国家自然科学基金创新研究群体(批准号:10121503,10805021)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2003CB716300)的资助。(本文来源于《华中科技大学》期刊2009-06-01）
罗俊,胡忠坤,傅湘辉,唐孟希,范淑华[5]（1998）在《扭秤周期法测量万有引力常数G》一文中研究指出在华中理工大学引力实验中心的山洞实验室进行了扭秤周期法测量万有引力常数G的实验 .初步的实验结果为G =( 6 .6 6 90± 0 .0 0 1 6 )× 1 0 -11m3 ·kg-1·s-2 ,其相对精度为 2 40× 1 0 -6.这一结果在 3σ范围内与 1 986年Cohen和Taylor给出的平均值相吻合 .(本文来源于《中国科学(A辑)》期刊1998年09期）
扭秤周期法论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
1798年Cavendish利用扭秤设计了测量地球密度的实验,后人根据实验结果推出了G值,这是人类首次在实验室尺度下得到的测量结果。之后两百多年里,各实验小组利用扭秤巧妙地设计了不同方法来进行测G实验,但至今为止,结果还是不尽如人意。目前国际上公布的相对不确定度小于50ppm的G值测量结果有8个。虽然其各自的测量精度很高,但在误差范围内各结果之间并不吻合,造成这种现象的原因可能是各种实验方法中存在尚未被发现或认知的系统误差。引力中心自上世纪80年代起采用精密扭秤开展了一系列引力实验研究。在G值测量方面,通过扭秤周期法先后得到的结果被近四次的CODATA收录。在我们的周期法测G实验中,扭秤振幅工作在mrad量级,在此小振幅下扭秤的本征热噪声对周期影响较大,周期的测量精度相对较低,为了实现周期的高精度测量只能以长时间实验累积数据为代价,而实验时间长就对维持周围环境和实验装置的稳定性提出了更高的要求。基于以上考虑,本文作者对扭秤周期法测G实验在大振幅下的相关效应进行了初步的分析和探讨:1、通过采用引力势和多极矩展开两种方法分别得到扭秤周期法测G实验中的扭秤力矩的仿真模型,分别建立近远程配置下吸引质量引力场作用于扭秤上的引力力矩关系曲线;2、建立大振幅下近远程配置频率平方差对扭秤运动振幅的响应特性曲线,计算大振幅下(rad量级)振幅效应。与HUST-09实验相比,将振幅适当调大(0.05~0.30rad),振幅效应以及由振幅拟合的不确定度对G值带来的误差都将逐渐增大;3、在测量时间足够长的情况下,采用相关法重新计算了HUST-09实验中热噪声对扭秤运动周期提取精度所产生的影响??/?(28)0.26 ppm。在大振幅(0.05~0.30rad)情况下,随着振幅的增大,热噪声对周期测量精度的影响将逐渐减少;4、以振幅为0.30rad为例,振幅效应达到-12%,由振幅拟合不确定度?A(28)0.02 mrad引入的误差为15.5ppm,同时与HUST-09实验相比,振幅的增大不仅在周期提取精度上提高20倍左右,而且实验数据积累的时间也大大缩减。结合HUST-09的实验结果,分析振幅为0.30rad下大振幅周期法测G实验中主要误差贡献为27.19ppm,理论上实验周期由原来半年左右时间可以缩短至1个星期完成一套完整实验。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
扭秤周期法论文参考文献
[1].刘建平.基于高Q值石英丝的扭秤周期法测量万有引力常数G[D].华中科技大学.2019
[2].张彧乐.扭秤周期法测G实验中大振幅下相关效应研究[D].华中科技大学.2016
[3].黎卿.扭秤周期法测G实验中的系统误差研究[D].华中科技大学.2013
[4].刘祺.基于双球体吸引质量的扭秤周期法测量牛顿引力常数G[D].华中科技大学.2009
[5].罗俊,胡忠坤,傅湘辉,唐孟希,范淑华.扭秤周期法测量万有引力常数G[J].中国科学(A辑).1998
论文知识图
