Abstract
重力常數與卜朗克常數及光速相比是目前三個最基本物理常數中測定不確定度最大的,1986年CODATA建議G = (6.67259*10^-11 ±128 ppm) m^3kg^(-1)s^(-2)。但近年有些新的實驗測得G,其值為精密度相似但卻與CODATA建議值相差甚多。因之,使用新方法測G值,resolve此歧異並提高精確度是重要的。是故,我們採用外差式干涉儀為主的雷射測長法(量測精確度可達1 pm),量測受頻率調制重力源吸引之兩單擺之間平衡位置位移量(peak to peak為7.29 nm),因此對於此重力交互作用的部分精確度(fractional accuracy)可達1.37*10^(-4),和CODATA的重力常數不確定度相似。實驗中使用的重力源為24塊各自重達11.41 kg之鉛磚,平均分配放置在一轉盤的直徑兩端點,經由步進馬達及渦桿帶動,可控制其轉速。單擺受環境振動擾動造成的振幅約為10 micron meter,經由磁阻尼減振可達1 micron meter,仍比重力訊號振幅(約3.6 nm)大280倍。我們採用共模減振法(common mode rejection)消減環境振幅噪音,目前達到的共模減振係數為25,因此環境擾動只有重力訊號的11倍,可在頻譜上將重力訊號分離出來。頻譜上重力訊號對環境噪音的訊噪比可達100,因此經加權平均後我們的量測精確度可達10^(-2)以下,重複性更達2.3*10^(-3)。主要系統誤差主要來自於重力源與單擺之間大範圍的長度量測,約為1.5%。目前量測值為Gexp = 6.620±0.015±0.099 m^3kg^(-1)s^(-2)。