Физики из Национального института стандартов и технологий США (NIST) завершили десятилетний проект по измерению гравитационной постоянной, известной как G. Сложный эксперимент привел к результату, который кардинально расходится как с предыдущими исследованиями, так и с наилучшей текущей оценкой. Результаты исследования опубликованы в журнале Metrologia.
Среди всех фундаментальных сил природы (электромагнетизма, сильных и слабых ядерных взаимодействий) гравитация является самой слабой — она в триллионы раз слабее остальных. Кроме того, в лабораторных условиях практически невозможно создать идеальный экран от нежелательных гравитационных воздействий извне. Именно поэтому константа G остается наименее точно известной фундаментальной величиной в современной науке.
Измерение гравитации
Основой для нового десятилетнего проекта стала попытка воспроизвести скандальный эксперимент 2013 года, проведенный Международным бюро мер и весов (BIPM) во Франции. Тогда полученное значение оказалось сильным выбросом на фоне остальных данных. Чтобы докопаться до истины, сложнейшее оборудование было аккуратно перевезено через Атлантический океан в американскую лабораторию для проведения независимого повторного тестирования.
В основе эксперимента лежит старейший метод измерения: фиксация гравитационного притяжения между небольшими тестовыми массами на концах подвешенного стержня и крупными внешними цилиндрами. Специалисты оценивают, насколько сильно это притяжение заставляет стержень закручиваться. Для исключения предвзятости ученых в систему была искусственно введена скрытая погрешность, которую удалили лишь на самом последнем этапе подсчетов.
Итоговая цифра оказалась значительно ниже международно признанного значения CODATA и не совпала с французскими результатами десятилетней давности. Несмотря на путаницу с цифрами, эксперимент принес огромную пользу: американская команда смогла выявить ранее скрытые систематические ошибки в конструкции цилиндров и неучтенную силу от давления газа внутри испытательного сосуда, которая искажала старые данные.
Точное значение гравитационной постоянной имеет критическое значение для космологии, так как оно определяет принципы формирования галактик и скорость расширения ранней Вселенной. Хотя полученный результат не поставил финальную точку в долгих спорах, он задал новые стандарты точности для будущих экспериментов, в которых ученые планируют использовать квантовые методы, такие как анализ путей падающих атомов.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые предложили эксперимент, который поможет увидеть квантовые эффекты гравитации.
