密度调制法近距离牛顿反平方定律实验检验

项目名称： 密度调制法近距离牛顿反平方定律实验检验

项目编号： No.91436212

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 罗鹏顺

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 500万元

中文摘要： 物理学中的四种基本相互作用（引力、电磁、强、弱）的最终统一描述是物理学的前沿科学问题之一。目前很多相关理论都预言了引力在毫米和更近作用程下会偏离牛顿反平方定律，而一个高精度的近距离牛顿反平方定律的实验检验必将对统一理论的建立提供直接的实验依据。不同作用间距范围的实验将检验不同的理论模型，申请人所在实验室已开展毫米和亚毫米间距范围实验检验。本项目拟在前期实验基础上将检验间距拓展到微米作用程范围，并在亚毫米间距范围采用新方案进行一个更高精度的实验检验。针对不同的间距范围，我们将分别采用悬臂梁技术和精密扭秤技术。为了将待测信号与其他干扰信号在频域上分离，两个间距范围的实验都将采用密度调制吸引质量设计。项目预期在两个检验间距下的实验结果都比目前国际上最好水平提高一个数量级。

中文关键词： 牛顿引力定律；非牛顿引力；扭秤；悬臂梁；统一理论

英文摘要： Connecting gravity with the rest of physics is clearly the central challenge of fundamental physics. Physicists have devoted an intense effort to find a unified theory that may unify all the fundamental forces of nature. Many attempts predict that Newton's Gravitational Inverse-Square Law will fail below some distance scale, possibly as large as 1 mm. These have inspired intense experimental efforts to detect the deviation from the Inverse-Square Law at short range. Our laboratory has been performing experimental tests at millimeter and sub-millimeter ranges using torsion balance. The current project plans to launch a new experimental test at micrometer range using ultrasensitive cantilevers as well as an improved test at sub-millimeter range using torsion balance. In order to separate the signal of interest from spurious signals in frequency domain, we plan to use a density modulated source mass design for both interaction ranges. We expect to improve the test precision one order of magnitude better than the best result up-to-date for both interaction ranges.

英文关键词： Newton's Law of Gravitation;Non-Newtonian Force;Torsion Balance;Cantilever ;Unified Theory