Fizycy dokonali pierwszego najdokładniejszego i najdokładniejszego pomiaru newtonowskiej stałej grawitacyjnej G
Połączenia Grawitacyjny Stała oznaczona literą G pojawia się w prawie powszechności Sir Izaaka Newtona grawitacja który stwierdza, że dowolne dwa obiekty wywierają a grawitacyjny siłę wzajemnego przyciągania. Wartość Newtona stała grawitacyjna G (nazywana również uniwersalną stałą grawitacyjną) służy do pomiaru przyciągającej siły grawitacyjnej między dwoma obiektami. Jest to dobry przykład klasycznego, ale uporczywego wyzwania w fizyce, ponieważ nawet po prawie trzech stuleciach wciąż nie jest do końca jasne, w jaki sposób można dokładnie zmierzyć wartość G – jednej z najbardziej fundamentalnych stałych w przyrodzie – ze stałą dokładnością. Wartość G określa się mierząc odległość i masę dwóch obiektów w stosunku do ich przyciągania grawitacyjnego. Jest to niezwykle mała wartość liczbowa ze względu na fakt, że siła przyciągania grawitacyjnego ma znaczenie tylko dla obiektów o dużej masie. Najtrudniejszym aspektem jest to, że grawitacja jest znacznie słabszą siłą w porównaniu z innymi podstawowymi siłami, takimi jak elektromagnetyzm, słabe i silne przyciąganie, a zatem G jest niezwykle trudne do zmierzenia. Co więcej, grawitacja nie ma znanego związku z innymi siłami podstawowymi, więc obliczenie jej wartości pośrednio przy użyciu innych stałych (które można obliczyć dokładniej) nie jest możliwe. Grawitacja to jedyne oddziaływanie w przyrodzie, którego nie da się opisać teorią kwantową.
Dokładna wartość G
W ostatnim badaniu opublikowanym w Naturanaukowcy z Chin przedstawili najbardziej zbliżone wyniki dla wartości G. Przez wiele lat przed tymi badaniami istniejąca wcześniej wartość G wynosiła 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (jednostki: metry sześcienne na kilogram na drugi do kwadratu). W bieżących badaniach naukowcy wykorzystali metodę sprzężenia zwrotnego przy przyspieszeniu kątowym, a także metodę czasu wahania, aby być w stanie zbliżyć się do skonstruowania dokładnej i prawidłowej wartości. Wyniki wynosiły 6.674184 x 10-11 m3 kg-1 s-2 i 6.674484 x 10-11 m3 kg-1 s-2 i te wyniki wykazują niewielkie odchylenie standardowe, jakie kiedykolwiek odnotowano w porównaniu z wartościami G we wcześniejszych badaniach. Odchylenie standardowe służy do pomiaru wielkości zmienności w zestawie danych. Zatem mniejsze odchylenie standardowe oznacza, że dane są ściśle rozłożone do wartości średniej, co oznacza, że nie ma dużego „odchylenia” w danych, tj. niewiele się zmienia.
Niepewność wokół wartości G
Naukowcy stwierdzili, że ich wyniki ilustrują również „nieodkryte błędy systematyczne” w różnych istniejących metodach. Wskazują, że spośród wszystkich istniejących metod, najbardziej preferowaną metodą jest interferometria – metoda interferencji z falami atomowymi – i na tej metodzie należy się skoncentrować pod kątem przyszłych ulepszeń. Aby w pełni zrozumieć mistykę wartości G i jej znaczenie w szerokich obszarach nauk fizycznych, należy przyjąć nowe podejścia, takie jak pokazane w tym badaniu. Problemem może nie być sama wartość G, ale niepewność, która otacza jego wartość. To trochę pokazuje naszą niezdolność do pomiaru słabych sił, takich jak grawitacja i brak teoretycznego zrozumienia grawitacji.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Qing L et al 2018. Pomiary stałej grawitacyjnej dwiema niezależnymi metodami. Natura. 560.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
