《科普时报》:精准溯源成果惊

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2022年11月25日新华社报道,我国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”上的“硬X射线成像仪”首次成功获得太阳硬X射线图像。据悉,这是目前国际上唯一以近地视角拍摄的太阳硬X射线图像,图像质量达到国际先进水平。在此之前,中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)曾对“夸父一号”硬X射线成像仪量能器进行了地面标定试验,使之升空后得以精准测得宇宙射线的信息,为天体物理科学研究提供准确、有价值的观测数据。

中国计量院是国家最高计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构,主要开展计量科学基础研究,承担国家测量体系、量值传递和溯源体系的研究及其建设工作。计量,在中国古代被称为“度量衡”,它是指实现单位统一、量值准确可靠的活动。计量是关于测量及其应用的科学,它是保证测量数据溯源性、准确性、可靠性和有效性的基础。各种测量结果最终要溯源到国际单位制(SI)的基本单位,目前广泛应用的国际单位制共有7个基本单位:时间单位秒(s)、长度单位米(m)、质量单位千克(kg)、电流单位安培(A)、热力学温度单位开尔文(K)、发光强度单位坎德拉(cd)和物质的量单位摩尔(mol)。不久前,应中国计量院青年学者粟多武邀请,笔者专门参观了该院昌平院区,了解到了一些计量科学方面的知识。

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种植在中国计量院昌平院区的“牛顿苹果树”粟多武 摄

粟多武现任中国计量院时间频率计量科学研究所重力计量基准实验室副研究员,主要从事重力计量测试及仪器研发应用工作。根据牛顿力学定律,物体的重量近似等于地球对它的引力,且与所在地的重力加速度成正比。由于距地心距离不同,并受所在地层矿藏变化等因素的影响,不同经纬度的重力加速度会有细微的变化。因此,精确测定重力加速度值,建立国家重力加速度计量基准,对精密物理研究、地球物理学、地震预报、地质勘探和空间科学等都具有十分重要的意义。

小粟工作的重力计量基准实验室在中国计量院昌平院区21号楼内,该实验室的重力计量基准点既是中国的重力计量基准原点,又是全球重力计量基准原点。所谓原点,就是全球重力加速度测量值精度最高的点位,它也是全球重力加速度量值的源头。在实验室的地面指示牌上,笔者看到,其中一个原点的精确坐标及测量值为:北纬40.2448度,东经116.2248度,海拔111.21米,测量时间为2017年10月23日上午8时,测得的重力加速度值为可精确到小数点后面第八位。据小粟介绍,2017年10月至11月,“第十届全球绝对重力仪关键比对”在中国计量院昌平院区举办,来自14个国家的32台绝对重力仪齐聚这里“大比武”,通过这次比对,由他们实验室主导建立的重力加速度计量基准,测量不确定度优于1微伽(1×10-8米/秒2),达到国际领先水平,所建立的坐标点也就此成为全球重力计量基准原点。而在此之前,全球重力计量基准原点一直都在欧洲。

中国计量院昌平院区依山而建,紧邻十三陵神道,风景十分优美。院区实验楼之间有一片果林,其中的一棵苹果树下有一块石牌,石牌上的文字称:“此苹果树被称为‘牛顿苹果树’,是英国国家物理研究院2005年赠送给我院的。该树经入关检验合格后,先送到中国检验检疫科学研究院植物隔离场(北京双桥)培植,后于2009年4月移植我院昌平院区。该树的始祖乃是种植在英国东南部林肯郡沃尔索普村牛顿母亲家花园中的正宗苹果树。据史料记载,正是那颗老树上掉落的苹果启发牛顿发现了万有引力定律。”

时值深秋,天气已尽显寒意,我们都衣着厚实,唯独粟多武仍穿短袖T恤夏装,令人倍感惊奇。小粟告诉笔者,为实现赴南极科考的梦想,他曾进行过长达5年的耐寒锻炼,练就了这副不惧寒冷的好身体。

2019年10月至2020年4月,他代表中国计量院,如愿以偿参加了中国第36次南极科学考察。在中山站,他和同事们建立了我国首个重力加速度计量校准点,并通过自主研发的远程时空基准量传实验系统,实现北京-南极远程时间频率精准传递,为保障我国南极重力测量结果的溯源性和准确性奠定了基础,同时还首次验证了基于北斗链路的远程时间频率传递系统在全球范围内的可靠稳定覆盖能力。

刚过不惑之年的小粟自豪地说:“在南极科考的100多天里,我只穿过两次长袖衣服。一次是集体录制节目穿短袖不合适,还有一次是录制央视‘中国诗词大会’节目,穿了统一的红色队服外套。其他时候,哪怕是在零下10摄氏度、9级暴风雪的户外工作,我都是穿短袖。”南极各国科考队员由此送小粟绰号“南极第一猛男”。

自豪于我国在计量科学领域所取得的骄人成就,感叹于优秀青年计量科学家粟多武事业上的拼搏精神,特填《鹧鸪天》词一首,以抒情怀,专表褒赞:“计量科院驻昌平,远离喧闹测安宁。基准统一追国际,精准溯源成果惊。//粟多武,俊才英,南极重力校准行。严寒赤臂彰刚毅,第一猛男获美名。”(来源:2022年12月17日《科普时报》5版,作者:苏青)