18.05.2016
Редакция Naked Science

Гравитационную постоянную измерят зондом, отправленным за пределы Солнечной системы

Ученые предложили схему эксперимента по сверхточному измерению гравитационной постоянной в космосе. Задача требует отправки аппарата за пределы Солнечной системы, однако позволит получить цифру на несколько порядков более точную, чем известна сегодня.

1449122968695944
©Wikipedia

Гравитационная постоянная (G) определяет величину одного из четырех фундаментальных взаимодействий Вселенной. Ее значение измеряют мощными инструментами (атомными интерферометрами), однако любые лабораторные эксперименты проходят в гравитационном поле Земли, которое вносит большую неопределенность. В результате большинство основных физических констант установлено с куда большей точностью, чем G. А между тем ее значение важно для точных расчетов множества физических эффектов и явлений.

 

Более того, существуют гипотезы о том, что значение G не столь уж и постоянно, слегка меняясь в зависимости от времени, места и других параметров. И хотя эти идеи не находят широкой поддержки, их необходимо проверить, что требует исключительно точных измерений. Проделать это можно лишь за пределами Солнечной системы, где притяжение Солнца и планет достаточно мало и не будет вносить искажений в работу точных приборов.

 

Схему такого эксперимента предложила недавно международная группа ученых, в число которых вошел профессор Миссурийского университета Сергей Копейкин (интервью с ним можно прочесть в одном из недавних номеров Naked Science). Свои предложения физики описали в статье, опубликованной журналом Classical and Quantum Gravity.

 

Большой и тяжелый зонд для такого эксперимента не потребуется: авторы предлагают запустить свои инструменты в качестве попутной нагрузки с одной из планирующихся к отправке в дальний космос миссий. Оказавшись на достаточном удалении, в полет будет выпущено небольшое сферическое тело с сантиметровым отверстием, проходящим сквозь его центр. Предполагается, что в этом тоннеле, не касаясь его стен, то в одну, то в другую сторону будет двигаться небольшой объект-рефлектор.

 

Затем на «материнском» аппарате включится фемтосекундный лазер, который будет подсвечивать движущийся объект сверхкороткими импульсами излучения. Отраженные от рефлектора импульсы смогут улавливаться датчиками и дадут точные данные о периодичности его гармонических колебаний – эта величина зависит от G и позволит с огромной точностью рассчитать значение постоянной.

 

©Feldman et al., 2016

 

По расчетам авторов, такой космический эксперимент позволит установить величину G с неопределенностью на три порядка меньшей, чем она известна сегодня. Предел этой точности ставят уже куда более тонкие эффекты, нежели притяжение Земли: это и давление солнечного излучения, и приливные силы, действующие на объект, движущийся в гравитационном поле Солнца, и момент импульса, который сообщают объекту фотоны лазерных импульсов. Однако некоторые из них возможно компенсировать. Если, например, поместить сферическое тело в тень «материнского» аппарата, можно снизить давление солнечного излучения. Возможно, это позволит получить значение константы с еще большей точностью.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 09:29
ФизТех

Переключения магнетиков между спиновыми состояниями могут передавать логический сигнал, и этим процессом можно заменить перенос электронов в современных процессорах. Ученым из МФТИ и их коллегам из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова и Испании впервые удалось зарегистрировать специфический переход соединения железа между состояниями. Это поможет разработать процессоры и устройства памяти с большим отношением производительности к количеству потребляемой энергии.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: