Проведено новое, беспрецедентно точное измерение силы гравитации — Naked Science
30.08.2018
6 минут
Редакция
3
183

Проведено новое, беспрецедентно точное измерение силы гравитации

Точное определение гравитационной постоянной поможет в будущих расчетах массы Земли и других космических объектов.

082718_mt_gravity-constant_feat1

В ходе двух экспериментов по вычислению незначительного гравитационного воздействия между объектами в лаборатории определили постоянную Ньютона — гравитационную постоянную, или G, — с точностью до 0,00116%. Ранее самая малая погрешность в любых измерениях этой величины составляла 0,00137%.

 

Новый набор значений G опубликован в свежем выпуске журнала Nature. Два значения несколько различаются и не объясняют, почему прошлые эксперименты по вычислению гравитационной постоянной приводили к таким разным результатам. Тем не менее исследователи смогут использовать новые значения вместе с другими расчетами G, чтобы понять, почему измерения этой ключевой постоянной такие уклончивые. Возможно, это поможет раз и навсегда уточнить силу гравитации.

 

Точное значение G, в котором масса и расстояние соотносятся с силой гравитации в Законе всемирного тяготения Ньютона, ускользало от ученых на протяжении веков. Все потому, что гравитационное притяжение между парой объектов в лабораторном эксперименте невероятно мало и подвержено гравитационному воздействию других объектов, находящихся поблизости, и зачастую заставляет исследователей сомневаться в точности своих измерений.

 

Общепринятое на сегодня значение G основано на измерениях последних 40 лет: 6,67408 × 10−11 метров в кубе на килограмм на секунду в квадрате. Погрешность этой цифры составляет 0,0047%, то есть она в тысячи раз менее точна, чем другие фундаментальные постоянные — неизменные, универсальные значения вроде заряда электрона или скорости света. Облако неопределенности, окружающее G, ограничивает возможности исследователей в определении масс небесных тел и значений других постоянных, основанных на гравитационной постоянной.

 

Экспериментальные аппараты для проведения эксперимента / © Huazhong University of Science and Technology

 

Физик Шан-Цин Ян из Хуаджонского университета науки и технологии в Ухане (Китай) и его коллеги измерили постоянную Ньютона при помощи двух инструментов, известных как торсионные маятники. У каждого устройства есть покрытая металлом кремниевая пластина, поддерживаемая тонким тросом и окруженная стальными сферами. Гравитационное притяжение между пластиной и сферами заставляет пластину вращаться на тросе по направлению к сферам.

 

Однако маятники были настроены несколько иначе, чтобы обеспечить два способа измерения G. В одном из них ученые измеряли постоянную посредством отслеживания скручивания троса, когда пластина сдвигалась к сферам. Другой маятник настроили так, чтобы металлическая пластина свисала с поворотного круга, благодаря вращению которого трос не скручивался. Во втором случае исследователи измеряли гравитационную постоянную, отслеживая вращение круга.

 

Чтобы получить наиболее точные результаты, ученые внесли коррекцию с учетом длинного списка незначительных помех — от легких вариаций в плотности материалов, использованных в изготовлении торсионных маятников, до сейсмических вибраций от землетрясений по всему миру.

 

Эксперименты с торсионными маятниками вывели два значения G: 6,674184 × 10−11 и 6,674484 × 10−11 метров в кубе на килограмм на секунду в квадрате, оба с погрешностью 0,00116%.

 

Повторение этого опыта и предыдущих для определения ранее неизвестных источников погрешности или же разработка новых техник по измерению гравитационной постоянной даст понять, почему расчеты этой фундаментальной постоянной все еще различаются.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

Позавчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

2 часа назад
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

ulogin_facebook_2076610735734848
14.09.2018
-
0
+
беспрецедентно точное измерение, но значения отличаются. Почему?
ulogin_facebook_317403562152271
31.08.2018
-
0
+
Энергия притяжения тел зависит от нуклонного состава этих тел. Энергия вычисляется как количество взаимодействий равное числу нуклонов одного тела (протонов + нейтронов) умноженному на число нуклонов другого, умноженному на энергию одного взаимодействия е = 1,38*(m/M)^12 * h*c/R. Так как масса нейтрона больше массы протона, значить если нейтронов в теле избыток, то притяжение между ними больше обычного.
ulogin_facebook_123137031937597
31.08.2018
-
0
+
Скорей вчера темпиратуру померли , а сегодня другие беспрецедентные цифры . Ну не че век научные зарплаты получай , не будь лохом и может .идеров казнить будут . А это не накука это личное мнение с точными данными .
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: