新闻资讯
发布时间：
分类：
近日，中山大学南昌研究院院长、中山大学物理与天文学院院长、杨山清教授及其团队在桌面实验中采用微型卡文迪什扭秤精确测量了两个毫克级硅片之间的引力相互作用，为探索引力的基本性质、连接经典与量子引力范畴迈出重要一步。相关成果以“Test of the gravitational interaction between milligram masses using a miniature torsion pendulum”为题，于2026年10月7日在线发表于国际期刊 Nature Communications（《自然·通讯》）。
该成果充分体现了研究院“前沿科研+概念验证+成果孵化”的新型研发机构定位，实现了高校基础研究与地方研究院成果转化的深度协同。该成果使用的核心部件，如微型扭摆和源质量均是在南昌研究院深硅刻蚀平台研制。另外，该项研究工作所产生的微弱力精密测量、精密角度测量等方法和技术，有望在中山大学南昌研究院转化推广，为高端精密测量仪器及微纳制造检测装备的研发提供重要技术支持。
引力是自然界四种基本相互作用之一。尽管广义相对论和粒子物理标准模型已在各自领域取得了巨大成功，并得到大量实验检验。但如何将引力与量子理论统一起来、揭示引力的量子性质，仍是现代物理学面临的重要挑战。长期以来，引力实验的研究对象涵盖了从宏观天体到微观粒子等不同尺度，但小质量物体之间的引力相互作用，尤其是介观甚至微观质量尺度上的引力效应，仍有待深入探索。近年来，实验研究已实现对约90毫克物体间引力相互作用的探测。然而，随着实验对象质量进一步减小，引力信号将更加微弱，如何有效抑制各种噪声干扰，成为实现更小质量尺度引力测量的关键挑战。
图1：本研究工作的扭秤系统实验装置。（a）实验装置示意图；（b）用等离子体深硅刻蚀技术加工的微型扭摆与源质量照片。
研究团队经过多年的持续攻关，在2σ的置信水平下，将扭秤对引力的测量不确定度降低至50 阿牛（1 阿牛 = 1×10^（-18）牛），达到国际先进水平。并系统测量了两个小物体间引力随间距的变化关系，在0.654至1.554 毫米的间距范围，测量结果在实验误差内与牛顿引力理论预期的一致。基于这些实验测量数据，团队获得了万有引力常数G = 6.67(35)×10-11 m3 kg-1 s-2（1σ），与国际数据委员会当前的最新推荐值（CODATA-2022）在实验不确定度范围内一致。这项研究测量了毫克尺度物体之间的引力相互作用，为未来探索具有量子特性宏观系统之间的引力相互作用、以及检验引力可能的量子属性提供了新思路。
图2：本研究工作得到的力矩（引力）及测得的引力常数G值。（a）实验测量值与牛顿理论计算对比；（b）由最近间距（s = 0.654 mm）测量结果计算得到的G值。
中山大学南昌研究院
INTRODUCTION
中山大学南昌研究院是由中山大学与南昌市政府联合成立的新型研发机构，双方主要围绕创新驱动发展主题开展“1+N”战略合作，利用中山大学科研、人才优势，促进更多科研成果落地南昌，助推南昌科技产业创新发展、提升城市功能。精密测量研发中心是中山大学南昌研究院下属的重要研发、中试、生产平台，同时也是中山大学在南昌首批布局的重要科研平台。中心结合南昌经济社会发展需求，在电子信息、高端装备等领域开展高端精密测量仪器研制及精密重力测量技术攻关等，为南昌推进创新驱动发展战略和军民融合战略，发展和培育高新技术产业，参与国家大科学、大工程提供重要支撑。中心坚持 “四个面向”，瞄准国家重大战略需求，解决一些卡脖子的问题，发展高端精密测量技术及仪器研发，重点布局高精度MEMS加速度计、MEMS重力仪、MEMS微震仪、高精度自准直仪等被国外禁运或限制使用领域的设备及技术，服务于国家在资源勘探、重力测绘、武器发射、航空航天等领域的重大需求。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78187-4
