Οι φυσικοί έχουν επιτύχει την πρώτη πιο ακριβή και ακριβή μέτρηση της Νευτώνειας βαρυτικής σταθεράς G
Η Βαρυτική Constant denoted by the letter G appears in Sir Isaac Newton’s law of universal έλξη της βαρύτητος which states that any two objects exert a βαρυτική force of attraction on each other. The value of Newtonian βαρυτική σταθερά G (ονομάζεται επίσης καθολική σταθερά βαρύτητας) χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ελκτικής βαρυτικής δύναμης μεταξύ δύο αντικειμένων. Είναι ένα καλό παράδειγμα μιας κλασικής αλλά επίμονης πρόκλησης στη φυσική, καθώς ακόμη και μετά από σχεδόν τρεις αιώνες, δεν είναι ακόμα απολύτως σαφές πώς μπορεί η τιμή του G - μιας από τις πιο θεμελιώδεις σταθερές στη φύση - να μετρηθεί με ακρίβεια με σταθερή ακρίβεια. Η τιμή του G προσδιορίζεται με τη μέτρηση της απόστασης και της μάζας δύο αντικειμένων σε σχέση με τη βαρυτική τους έλξη. Είναι μια εξαιρετικά μικρή αριθμητική τιμή λόγω του γεγονότος ότι η δύναμη της βαρυτικής έλξης είναι σημαντική μόνο για αντικείμενα με μεγάλη μάζα. Η πιο προκλητική πτυχή είναι ότι η βαρύτητα είναι μια πολύ πιο αδύναμη δύναμη σε σύγκριση με άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός, οι ασθενείς και ισχυρές έλξεις και επομένως το G είναι εξαιρετικά δύσκολο να μετρηθεί. Επιπλέον, η βαρύτητα δεν έχει καμία γνωστή σχέση με άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις, επομένως ο υπολογισμός της τιμής της έμμεσα χρησιμοποιώντας άλλες σταθερές (οι οποίες μπορούν να υπολογιστούν με μεγαλύτερη ακρίβεια) δεν είναι δυνατός. Η βαρύτητα είναι η μόνη αλληλεπίδραση στη φύση που δεν μπορεί να περιγραφεί από την κβαντική θεωρία.
Μια ακριβής τιμή του G
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Φύση, επιστήμονες από την Κίνα έχουν παράγει τα πλησιέστερα αποτελέσματα για την τιμή του G. Για πολλά χρόνια πριν από αυτή τη μελέτη, η προϋπάρχουσα τιμή του G ήταν 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (Μονάδες: μέτρα σε κύβους ανά κιλό ανά δεύτερο τετράγωνο). Στην τρέχουσα μελέτη οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη μέθοδο ανάδρασης γωνιακής επιτάχυνσης και επίσης τη μέθοδο χρόνου ταλάντευσης για να μπορέσουν να φτάσουν κοντά στην κατασκευή μιας ακριβούς και σωστής τιμής. Τα αποτελέσματα ήταν 6.674184 x 10-11 m3 kg-1 s-2 και 6.674484 x 10-11 m3 kg-1 s-2 και αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν μικρή τυπική απόκλιση που έχει ποτέ αναφερθεί σε σύγκριση με τις τιμές του G σε προηγούμενες μελέτες. Η τυπική απόκλιση χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ποσού της διακύμανσης σε ένα σύνολο δεδομένων. Έτσι, μια μικρότερη τυπική απόκλιση σημαίνει ότι τα δεδομένα κατανέμονται στενά στη μέση τιμή που σημαίνει ότι δεν υπάρχει μεγάλη «απόκλιση» στα δεδομένα, δηλαδή δεν αλλάζει πολύ.
Η αβεβαιότητα γύρω από την τιμή του G
Οι ερευνητές έχουν δηλώσει ότι τα αποτελέσματά τους απεικονίζουν επίσης «μη ανακαλυφθέντα συστηματικά σφάλματα» σε διάφορες υπάρχουσες μεθόδους. Επισημαίνουν ότι από όλες τις υπάρχουσες μεθόδους, η πιο προτιμώμενη μέθοδος περιλαμβάνει τη συμβολομετρία – μια μέθοδο παρεμβολής στα ατομικά κύματα – και αυτή η μέθοδος θα πρέπει να επικεντρωθεί για μελλοντικές βελτιώσεις. Νέες προσεγγίσεις όπως παρουσιάζονται σε αυτή τη μελέτη πρέπει να υιοθετηθούν για να κατανοηθεί πλήρως η μυστικότητα της τιμής του G και η συνάφειά του σε μεγάλους τομείς των φυσικών επιστημών. Η ίδια η τιμή του G μπορεί να μην είναι το ζήτημα εδώ, αλλά η αβεβαιότητα που περιβάλλει την αξία του. Αυτό δείχνει κάπως την αδυναμία μας να μετρήσουμε ασθενείς δυνάμεις όπως η βαρύτητα και η έλλειψη θεωρητικής κατανόησης της βαρύτητας.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Qing L et al 2018. Μετρήσεις της σταθεράς βαρύτητας με χρήση δύο ανεξάρτητων μεθόδων. Φύση. 560.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
