在山洞中追寻世界标准

时间:2022-09-30 04:55:05

在山洞中追寻世界标准

在深幽、潮闷的喻家山人防山洞的狭长通道内,建有一个备受国际同行瞩目的引力实验室。华中科技大学常务副校长、中国科学院院士罗俊教授带领他的团队三十年如一日地在这里默默坚守,开展精密重力测量研究,探索引力规律。他的团队取得的万有引力常数值,是国际上精度优于50ppm(1ppm是百万分之一)的七个结果之一,该引力实验室也被外国专家称为“世界的引力中心”。

山洞是“世外桃源”

人防山洞内幽冷、潮湿的工作环境,在别人看来是艰苦的、难受的,而在罗俊眼里,这里却是引力实验最得天独厚的场所,是科研人员心目中的“世外桃源”。

“引力实验对恒温、隔振、电磁屏蔽等要求极高,人防山洞的‘优越’环境简直是为引力实验‘量身定做’的。”说起为什么要在山洞里做实验,罗俊掰着指头细数起山洞的好处。

从1983年10月华中科技大学(当时的华中工学院)在喻家山人防山洞里筹建引力实验中心(以下简称“引力中心”)起,罗俊就将人生中最精彩的30年献给了这里。

最初的10年,为了精确测量万有引力常数G这个难题,罗俊尝试了不少方法。从机械共振法到电磁引力静平衡法,从提出一个个方案到研制一台台仪器,罗俊在一次次实验、一次次总结中,最终选择了扭秤周期法来测定。

那段时间,罗俊每天工作十几个小时,除了吃饭和睡觉,他几乎都在山洞中做实验。潮湿阴冷的环境、高强度的工作,让他左半边脸上出现了一块块白斑,他却毫不在意;大把大把地脱发,头发几乎掉了2/3,他索性剃成光头,戴上帽子。

执着的兴趣、不懈的努力,带来了丰硕的成果。1998年,在解决精密扭秤特性研究、实验背景场监测等关键问题后,罗俊采用精密扭秤周期法取得了105ppm(相对精度的测G结果)。随后,他们通过研究吸引质量圆柱体的偏心对结果进行修正。测量结果最终被国际科技数据委员推荐的万有引力常数值所采纳。

又经过10年努力,2009年,罗俊团队采用花费3年时间精细加工的圆球作为吸引质量,解决了球面间距高精度测量等问题,将G的测量精度提高到26ppm。这是当时国际上精度优于50ppm的六个结果之一,也是采用扭秤周期法测得的最高精度G值。

伴随着一项项有影响力的研究成果的,引力中心的研究逐步走到前沿,国际地位逐步提升。

“这里已成为世界的引力中心。”今年暑期,美国华盛顿大学保罗·博英顿教授在参观引力中心时由衷地感叹。近年来,国际同行中的顶级专家,如美国国家标准与技术研究院的詹姆斯·福勒教授、法国国际计量局前局长特里·昆教授、美国加州大学尔湾分校的莱利·纽曼等人,陆续主动到访引力中心交流经验、讨论合作。

“人们总是问我,山洞条件那么苦,你怎么坚持下来的?可我从来没觉得苦,反而收获了更多的乐趣和幸福。”罗俊笑着说,“我是科学家,科学家追求真理的兴趣和执着足以支撑我克服一切困难。在山洞这样一个‘世外桃源’里,我能够静下心来研究自己感兴趣的东西。这是我的幸运。”

做科研规范最重要

走进引力中心,到处张贴着罗俊定下的中心“法则”:“规范”(做事有依据),“有序”(做事有流程),“可查”(做事有记录),“高效”(做事有效率)。罗俊对科研的严谨从中可见一斑。

“做科研最重要的是规范。”罗俊十分重视“规范”,这不仅仅是他培养学生、做科研的基本态度,也是引力中心科研文化传承的基础。

“有规范按规范办,没有规范先讨论出规范。”在罗俊的团队,20余项规章制度为科学研究和学生培养的高质量、为团队高效有序的运行提供了强有力的保障。

“规范只是约束行为,但不禁锢思想。”罗俊说,“大学是追求真理、满足好奇心的象牙塔,必须坚持学术自由的精神。”

在引力中心,学术思想的讨论一直都非常开放。老师与学生发生激烈争吵,面红耳赤却不影响和谐。1995年开始读博士的周泽兵在学术讨论会上总与罗俊争论颇多,却是他最喜欢的学生之一。

“汇报时被他问倒是常事,罗老师对缺点的批评毫不留情。”现在已经是物理学院教授、党总支书记的周泽兵,对罗俊的“严厉”深有体会。

“中心谁没挨过罗教授的‘骂’?我们都习惯了,现在不被‘骂’还有点不习惯了呢!”引力中心副主任涂良成感同身受,他说,“不过,罗老师的批评从来只对事不对人。”涂良成的一篇论文被罗俊修改了17次才通过。

在罗俊严格的培养下,他指导的博士生胡忠坤、涂良成的论文分别获评2003、2008年全国优秀博士学位论文。

“招了学生,就要让他有所进步、有所收获、有所成就。”罗俊不仅精心指导学生,还站在实验室未来发展的高度,为学生们开辟新的发展研究方向。从引力实验到周泽兵的精密重力测量、胡忠坤的冷原子物理、再到涂良成的重力梯度测量等,在他的扶持下,这几名学生都快速成长为引力中心新一代学术带头人。

如今,罗俊和他的团队又联合中科院测地所、中科院武汉物数所、中国地质大学等单位提出了关于建设精密重力测量研究设施的设想。今年,“精密重力测量研究设施”项目被列入国家重大科技基础设施中长期规划“十二五”重点建设项目。

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