广义相对论和量子场标准模型这两个理论所描述现有自然界中的物理定律通过了几乎所有的实验检验,但这两套理论在本质上并不融合。物理学家们试图建立一套完备的物理体系来将引力与其它三种基本相互作用进行统一描述,其中弦理论是最有希望完成这一使命的。基于弦理论,人们又提出了许多的理论模型,它们预言了引力相互作用在近距离区域会产生一些新的特性,例如毫米区域牛顿反平方定律的破缺。所以,任何试图发现牛顿引力定律破缺的实验都会有助于人们对引力基本特性的理解。本实验采用扭秤“双调制”技术来检验毫米范围的牛顿反平方定律。实验设计中,我们通过优化“工”字型扭秤和另一“工”字型吸引质量平台各部件的参数,使得吸引质量平台在间距调制过程中扭秤所受的牛顿力矩变化尽可能的小,非牛顿信号得到极大的保留,从而在该灵敏度下探测非牛顿信号,这种零实验的设计降低了扭秤与吸引质量平台的定位要求。此外,我们还将吸引质量平台进行了静电屏蔽和磁屏蔽从而有效地隔离了它对扭秤的电磁干扰。我们最终得到的实验结果在95%的置信水平下并未发现牛顿反平方定律的破缺,本工作在0.7mm-5.0mm作用程的区域给出了最好的非牛顿的限制,其中在作用程约3毫米处的结果将当前国际上最好的实验精度提高了约8倍。为了检查零实验结果的有效性,我们还延伸了检测质量与吸引质量的间距,在此区域上牛顿引力的净力矩可以通过相同的步骤精密地测量出来。总的实验结果与理论计算的力矩变化十分吻合,这进一步确定了零实验结果是可信的。本研究课题所作的工作得到了国家基础研究计划973项目(批准号：2010CB832802)的支持。