;
Наука 11 июля 2022

Физики создали установку для точного измерения гравитационной постоянной

Далее

Физики разработали новую технику измерения гравитационной постоянной (G). Первые эксперименты показали достаточно высокую степень неопределенности измерений, но усовершенствованный метод поможет уточнить значение гравитационной постоянной и проверить один из фундаментальных законов природы.

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха предложили новый способ измерения гравитационной постоянной. В своей работе, опубликованной в журнале Nature Physics, они представили эксперимент по измерению движения двух взаимодействующих объектов с помощью лазера.

Экспериментальная установка состоит из двух параллельных балок, подвешенных в вакуумных камерах. Чтобы максимально исключить источники помех, исследователи установили измерительный прибор в бывшей крепости Фурггельс, расположенной в Швейцарских Альпах и использовавшейся в качестве бункера во время Второй мировой войны. 

Экспериментальная установка. Изображение: Jürg Dual/IMES/ETH Zürich

Исследователи заставили одну из балок вибрировать с частотой 42 Гц. Под действием гравитационных сил второй стержень также начал колебаться в пикометровом диапазоне (пикометр — это одна триллионная доля метра). Физики использовали лазерные устройства для измерения вибраций каждой из балок. Оценка этого динамического эффекта позволила сделать выводы о величине гравитационной постоянной.

Гравитационная постоянная (постоянная Ньютона, G) — это физическая константа, которая определяет гравитационные взаимодействия. Закон всемирного тяготения, использующий эту постоянную, был открыт более 300 лет назад, но ее значение невозможно рассчитать математически, а можно только измерить. 

Сложность измерения постоянной Ньютона в том, что гравитация очень слаба и ее трудно экранировать. Измеряя взаимодействия между двумя телами, вы также измеряете влияние всех других тел в мире, говорят исследователи. Они полагают, что единственный способ разрешить эту ситуацию — определить гравитационную постоянную, используя как можно больше различных методов.

Исследователи говорят, что первые предварительные результаты испытаний дают высокую погрешность измерений. Значение, которое исследователи определили с помощью своей установки, на 2,2% выше официальной цифры, утвержденной Комитетом по данным для науки и технологий (CODATA). Но ученые дорабатывают свой метод и уверены, что он поможет найти более точное значение G.

Эта неопределенность все еще должна быть значительно уменьшена для получения надежного значения. Мы уже проводим измерения с немного модифицированной тестовой установкой, чтобы можно было еще точнее определить константу G. Первые результаты доступны, но еще не опубликованы. 

Юрг Дуал, профессор кафедры машиностроения и технологического проектирования в ETH Zurich, соавтор работы

Читать далее:

Ученые нашли «ящик Пандоры» в недрах Земли: энергия оттуда питает жизнь на планете

Опровергнут главный миф о динозаврах: ученые поняли, как рептилии захватили планету

350 млн лет назад с Землей происходило что-то странное: это повлияло на обитаемость