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亚毫米尺度下牛顿反平方定律的检验

作　者: 顾邦明
导　师: 罗俊；胡忠坤
学　校: 中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所）
专　业: 固体地球物理
关键词: 亚毫米牛顿平方反比静电反馈吸引质量检验质量
分类号: O314
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 58次
引　用: 3次
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内容摘要

根据牛顿万有引力，两个物体之间的作用力与其距离满足平方反比关系。但是直到两年前牛顿反平方定律的正确性也只是在大于0.2mm间距上被证明，而0.2mm以下尺度上引力性质仍知之甚少。受弦理论启发，物理学家们提出了很多新的假设，预言当两物体间距为亚毫米时，它们间的相互作用与间距将不再遵循平方反比关系。本课题目的是在100微米的尺度下检验牛顿反平方定律，为各种理论提供必要的实验依据。综合分析了国际上几个相关实验的优缺点我们提出了以扭秤作为检测弱力的工具、平板作为吸引与检验质量的方案。采用平板结构可以大大减少背景牛顿引力而不影响可能存在的短程作用力，这就大大的提高了信噪比。高灵敏度的电容传感系统和精密的六维调节平台(平动精度0.05微米，转动精度0.1微弧度)实现了对吸引质量与检验质量姿态的精确测量与控制，从而为两者间距减小至100微米内提供必要保证。电容反馈技术用来控制扭秤的运动，使扭秤始终工作在其自由时的平衡位置，从而有效抑制扭秤的非线性效应。预期目标将比国际上同类实验结果提高近一个量级。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 引言  8-15
  1.1 检验牛顿反平方定律的起源  8-9
  1.2 理论预言  9-10
    1.2.1 第五种力的理论简介  9
    1.2.2 弦理论  9
    1.2.3 额外紧致维  9-10
  1.3 实验进展  10-15
2 实验原理及设计  15-34
  2.1 方案的摸索  15-19
  2.2 实验原理简介  19-21
  2.3 扭秤系统  21-24
  2.4 调节系统  24-27
  2.5 测量系统  27-31
  2.6 反馈控制系统  31-34
3 实验  34-56
  3.1 准备工作  34-37
    3.1.1 扭秤制作  34-35
    3.1.2 膜平面度的检测  35
    3.1.3 平行度的调节  35-37
  3.2 扭秤系统的PID反馈控制  37-46
  3.3 扭秤和吸引质量之间间距的确定  46-49
  3.4 实验过程中所遇到的各种问题  49-56
    3.4.1 静电的效应  49-53
    3.4.2 PZT电压的130V现象  53-54
    3.4.3 电荷重新分布  54-56
4 误差分析及预期目标  56-61
  4.1 扭秤的本征噪声  56-57
  4.2 系统各个参数的测量与误差分析  57-58
  4.3 预期目标  58-59
  4.4 总结与下一步工作  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录1 硕士期间完成的论文  66

亚毫米尺度下牛顿反平方定律的检验

内容摘要

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