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

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 21:11
6 минут
Василий Парфенов

Британский мультимиллионер и экоактивист Дэйл Винс (Dale Vince) объявил, что его предприятие готово производить экологически чистые алмазы. Необходимая для этого энергия поступает от «зеленых» электростанций, а сырье — прямо из воздуха.

Позавчера, 20:22
3 минуты
Денис Гордеев

Эта награда вручается за деятельность в области научно-популярной и просветительской литературы.

Позавчера, 14:59
5 минут
Илья Ведмеденко

Недавно ВКС России провели испытания новой противоракеты системы ПРО. Теперь Минобороны представило видео тестов.

27 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

26 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

26 октября
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[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: