Eðlisfræðingar hafa náð fyrstu nákvæmustu og nákvæmustu mælingunni á þyngdarfasta Newtons G
The Þyngdarafl Constant denoted by the letter G appears in Sir Isaac Newton’s law of universal Gravitation which states that any two objects exert a gravitational force of attraction on each other. The value of Newtonian þyngdarfasti G (einnig kallað Universal Gravitational Constant) er notað til að mæla aðdráttarkraft á milli tveggja hluta. Það er gott dæmi um klassíska en viðvarandi áskorun í eðlisfræði þar sem jafnvel eftir næstum þrjár aldir er enn ekki alveg ljóst hvernig hægt er að mæla gildi G - einn af grundvallarföstu í náttúrunni - nákvæmlega með stöðugri nákvæmni. Gildi G er ákvarðað með því að mæla fjarlægð og massa tveggja hluta miðað við aðdráttarafl þeirra. Það er afar lítið tölugildi vegna þess að þyngdarkrafturinn er aðeins mikilvægur fyrir hluti með mikinn massa. Mest krefjandi þátturinn er að þyngdarafl er mun veikari kraftur samanborið við aðra grundvallarkrafta eins og rafsegulmagn, veikt og sterkt aðdráttarafl og því er G afar erfitt að mæla. Ennfremur hefur þyngdaraflið engin þekkt tengsl við aðra grundvallarkrafta, svo að reikna gildi þess óbeint með því að nota aðra fasta (sem hægt er að reikna út nákvæmari) er ekki mögulegt. Þyngdarafl er eina samspilið í náttúrunni sem ekki er hægt að lýsa með skammtafræði.
Nákvæmt gildi G
Í nýlegri rannsókn sem birt var í Nature, hafa vísindamenn frá Kína gefið næst niðurstöður fyrir gildi G. Í mörg ár áður en þessi rannsókn var til staðar hefur gildi G verið 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (Einingar: metrar teningur á hvert kílógramm á hvert annar veldi). Í núverandi rannsókn notuðu rannsakendur hornhröðunar endurgjöfaraðferð og einnig tímasveifluaðferð til að geta nálgast það að smíða nákvæmt og rétt gildi. Niðurstöðurnar voru 6.674184 x 10-11 m3 kg-1 s-2 og 6.674484 x 10-11 m3 kg-1 s-2 og þessar niðurstöður sýna lítið staðalfrávik sem nokkru sinni hefur verið greint frá í samanburði við gildi G í fyrri rannsóknum. Staðalfrávik er notað til að mæla magn breytileika í safni gagna. Svo, minna staðalfrávik þýðir að gögnum er dreifð náið í meðalgildi sem þýðir að það er ekki mikið „frávik“ í gögnunum, þ.e. það breytist ekki mikið.
Óvissan um verðmæti G
Vísindamenn hafa lýst því yfir að niðurstöður þeirra sýna einnig „óuppgötvaðar kerfisbundnar villur“ í mismunandi núverandi aðferðum. Þeir benda á að af öllum núverandi aðferðum er ákjósanlegasta aðferðin víxlmæling - aðferð til að trufla lotukerfisbylgjur - og ætti að einbeita sér að þessari aðferð fyrir umbætur í framtíðinni. Nýjar aðferðir eins og sýndar eru í þessari rannsókn þarf að nota til að skilja til fulls dulúðina um gildi G og mikilvægi þess á víðtækum sviðum raunvísinda. Gildi G sjálfs er kannski ekki málið hér heldur óvissan sem umlykur gildi þess. Þetta sýnir að nokkru leyti vanhæfni okkar til að mæla veika krafta eins og þyngdarafl og skort á fræðilegum skilningi á þyngdaraflinu.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Qing L o.fl. 2018. Mælingar á þyngdarfastanum með tveimur sjálfstæðum aðferðum. Nature. 560.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
