Физики выполнили первое наиболее точное и точное измерение ньютоновской гравитационной постоянной G.
The гравитационный Константа, обозначаемая буквой G, фигурирует в законе всеобщности сэра Исаака Ньютона. тяготение который гласит, что любые два объекта оказывают гравитационный силы притяжения друг к другу. Значение ньютоновской теории гравитационная постоянная G (также называемая универсальной гравитационной постоянной) используется для измерения силы притяжения между двумя объектами. Это хороший пример классической, но настойчивой проблемы физики, поскольку даже спустя почти три столетия до сих пор не совсем ясно, как можно точно измерить значение G - одной из самых фундаментальных констант в природе - с постоянной точностью. Значение G определяется путем измерения расстояния и массы двух объектов относительно их гравитационного притяжения. Это чрезвычайно малая числовая величина из-за того, что сила гравитационного притяжения значима только для объектов с большой массой. Самый сложный аспект заключается в том, что гравитация - гораздо более слабая сила по сравнению с другими фундаментальными силами, такими как электромагнетизм, слабое и сильное притяжение, и поэтому G чрезвычайно трудно измерить. Кроме того, гравитация не имеет известной взаимосвязи с другими фундаментальными силами, поэтому вычисление ее значения косвенно с использованием других констант (которые можно вычислить более точно) невозможно. Гравитация - единственное взаимодействие в природе, которое не может быть описано квантовой теорией.
Точное значение G
В недавнем исследовании, опубликованном в Природа, ученые из Китая получили наиболее близкие результаты для значения G. За много лет до этого исследования ранее существовавшее значение G составляло 6.673889 × 10-11 м3 кг-1 с-2 (единицы: кубические метры на килограмм на второй квадрат). В текущем исследовании исследователи использовали метод обратной связи по угловому ускорению, а также метод времени поворота, чтобы приблизиться к построению точного и правильного значения. Результаты составили 6.674184 x 10-11 м3 кг-1 с-2 и 6.674484 x 10-11 м3 кг-1 с-2, и эти результаты показывают небольшое стандартное отклонение, когда-либо сообщавшееся по сравнению со значениями G в более ранних исследованиях. Стандартное отклонение используется для измерения степени вариации набора данных. Таким образом, меньшее стандартное отклонение означает, что данные близко распределены к среднему значению, что означает, что в данных нет большого «отклонения», т.е. они не сильно меняются.
Неопределенность в отношении значения G
Исследователи заявили, что их результаты также иллюстрируют «неоткрытые систематические ошибки» в различных существующих методах. Они указывают на то, что из всех существующих методов наиболее предпочтительным методом является интерферометрия - метод интерференции с атомными волнами - и этот метод следует использовать для будущих улучшений. Необходимо принять новые подходы, подобные показанным в этом исследовании, чтобы полностью понять мистику значения G и его значимость в широких областях физических наук. Здесь может быть проблема не в самом значении G, а в неопределенности, которая окружает его значение. Это отчасти показывает нашу неспособность измерить слабые силы, такие как гравитация, и отсутствие теоретического понимания гравитации.
Источник (ы)
Цин Л. и др. 2018. Измерения гравитационной постоянной двумя независимыми методами. Природа. 560.DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
