Fysiker har åstadkommit den första mest exakta och exakta mätningen av Newtons gravitationskonstant G
Smakämnen Gravitations Konstant betecknad med bokstaven G förekommer i Sir Isaac Newtons lag om universal gravitation som anger att två godtyckliga objekt utövar en gravitations attraktionskraft på varandra. Värdet av Newtonska gravitationskonstant G (även kallad Universal Gravitational Constant) används för att mäta attraktiv gravitationskraft mellan två objekt. Det är ett bra exempel på en klassisk men ihållande utmaning inom fysiken eftersom det även efter nästan tre århundraden fortfarande inte är helt klart hur värdet på G – en av de mest fundamentala konstanterna i naturen – kan mätas exakt med konsekvent noggrannhet. Värdet på G bestäms genom att mäta avståndet och massan av två föremål i förhållande till deras gravitationsattraktion. Det är ett extremt litet numeriskt värde på grund av det faktum att gravitationskraften är betydande endast för föremål med stor massa. Den mest utmanande aspekten är att gravitationen är en mycket svagare kraft jämfört med andra fundamentala krafter som elektromagnetism, svaga och starka attraktioner och därför är G extremt svår att mäta. Vidare har gravitationen inget känt samband med andra fundamentala krafter, så att beräkna dess värde indirekt med hjälp av andra konstanter (som kan beräknas mer exakt) är inte möjligt. Gravitationen är den enda växelverkan i naturen som inte kan beskrivas av kvantteorin.
Ett korrekt värde på G
I en ny studie publicerad i Natur, har forskare från Kina tagit fram de närmaste resultaten för värdet på G. Under många år före denna studie har det befintliga värdet på G varit 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (Enheter: kubikmeter per kilogram per kilogram per andra kvadrat). I den aktuella studien använde forskarna vinkelaccelerationsåterkopplingsmetod och även time-of-swing-metoden för att kunna komma nära att konstruera ett exakt och korrekt värde. Resultaten var 6.674184 x 10-11 m3 kg-1 s-2 och 6.674484 x 10-11 m3 kg-1 s-2 och dessa resultat visar en liten standardavvikelse som någonsin rapporterats jämfört med värden på G i tidigare studier. Standardavvikelse används för att mäta mängden variation i en uppsättning data. Så, en mindre standardavvikelse betyder att data är nära fördelade till medelvärdet, vilket betyder att det inte finns mycket "avvikelse" i data, dvs det förändras inte mycket.
Osäkerheten kring värdet av G
Forskare har konstaterat att deras resultat också illustrerar "oupptäckta systematiska fel" i olika befintliga metoder. De påpekar att av alla befintliga metoder är den mest föredragna metoden interferometri – en metod för att störa atomvågor – och denna metod bör fokuseras på för framtida förbättringar. Nya tillvägagångssätt som visas i denna studie måste antas för att till fullo förstå mystiken kring värdet av G och dess relevans inom breda områden av fysikaliska vetenskaper. Värdet av G i sig är kanske inte frågan här utan den osäkerhet som omger dess värde. Detta visar något på vår oförmåga att mäta svaga krafter som gravitation och bristande teoretisk förståelse av gravitation.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Qing L et al 2018. Mätningar av gravitationskonstanten med två oberoende metoder. Natur. 560.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
