Ученые NIST Стефан Шламмингер (слева) и Винсент Ли исследуют крутильные весы, которые они использовали для измерения гравитационной постоянной — большой G. На эту работу ушло десять лет.
Физик Стефан Шламмингер из Национального института стандартов и технологий США опубликовал итоги десятилетней работы по измерению гравитационной постоянной G — одной из главных нерешенных задач метрологии. Задача осложнялась не только физикой, но и психологией: исследователь попросил своего коллегу Патрика Эббота «ослепить» эксперимент, зашифровав предварительные данные в конверт, чтобы не допустить неосознанного подгона результата под значение французских коллег. Вскрыть конверт удалось лишь 11 июля 2024 года на конференции, но окончательный анализ потребовал дополнительных расчетов влияния атмосферного давления на чувствительный прибор. Загадка не исчезла.
Новое значение G отличается на 0,0235% от того, что получила в 2007 году команда Международного бюро мер и весов в Севре (Франция). Разница кажется ничтожной, но в физике фундаментальных констант она принципиальна. Все остальные базовые константы природы известны с точностью в шесть и более значимых цифр, тогда как G определена лишь с точностью одной части на 10 000 — и это несмотря на то, что гравитация была открыта и описана раньше многих других сил природы.
Для измерений использовались крутильные весы — устройство, которое регистрирует скручивание тонкой нити под действием гравитационного притяжения металлических грузов. Прибор достался исследователям именно от французского бюро, что делает расхождение результатов особенно показательным. Команда применила два независимых метода: расчет по гравитационному крутящему моменту и электростатическую компенсацию, а опыты проводились с грузами из меди и сапфира — чтобы исключить влияние материала на итог.
Проблема измерения G насчитывает 225 лет. В 1798 году Генри Кавендиш первым оценил силу притяжения между свинцовыми шарами в лаборатории и тем заложил основу для определения массы Земли. С тех пор десятки команд пересматривали значение — и стабильного согласия между результатами нет до сих пор. Физики объясняют это экстремальной слабостью гравитации: небольшой магнит без труда пересиливает притяжение всей Земли, удерживая металлическую скрепку, — а значит, для крутильных весов даже ничтожные вибрации и перепады атмосферного давления становятся сопоставимыми помехами.
Статья с финальными результатами вышла в журнале Metrologia спустя два года анализа [пруф?]. «Каждое измерение важно, потому что истина имеет значение», — говорит Шламмингер. Решение же многовековой загадки он оставляет молодым поколениям физиков.
Ранее мы рассказывали о новой модели геоида Земли от NASA — трехмерной карте гравитационного поля планеты с рекордной точностью.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
