Нов начин за тестване на силата на гравитацията чрез вибриращи метални греди

Фундаменталната константа „Голямо G“ е трудно да се определи точно

Ваня Милева Последна промяна на 13 юли 2022 в 00:01 7522 0

Голямо G

Кредит Wikimedia Commons

Фундаменталната константа „Голямо G“ .

Учените нямат и досега достатъчна сигурност в прецизното измерване на фундаменталната константа, която управлява силата на гравитацията.

Използвайки двойка вибриращи метални греди с дължина метър, учените са направили ново измерване на „Голямото G“ (за разлика от малкото g, което е стойността на земното ускорение), известно също като гравитационната константа на Нютон, съобщават изследователи в Nature Physics. Техниката може да помогне на физиците да се справят по-добре с измерването на константата.

Формулата на Нютон за гравитацията е

където F е гравитационната сила, действаща между два обекта, m1 и m2 са масите на обектите, r е разстоянието между центровете на техните маси и G е гравитационната константа.

Известно е, че G е трудно да се определи. Предишни оценки на константата не се съгласуват една с друга, оставяйки учените в неяснота относно истинската й стойност. Това е най-малко известната от основните константи, които обикновено участват в уравнения, което ги прави основна цел за прецизните измервания.

Тъй като тестът с вибрираща греда е нов тип експеримент, „може да помогне да разберем какво наистина се случва“, коментира инженерът и физик Юрг Дуал (Jürg Dual) от швейцарския федерален технологичен институт в Цюрих ETH Zurich.

Илюстрация на принципа на измерване. Кредит: T. Brack et al. doi: 10.1038/s41567-022-01642-8.

Изследователите многократно огъват една от гредите, карайки я да вибрира с 42 Hz. Тази вибрация с голяма амплитуда на предаващата греда предизвиква променливо гравитационно привличане на другата резонираща греда и на високочувствителния детектор с амплитуди до 10-11 м. С помощта на лазери е осигурено измерване с подпикометрова (1 пикометър е равен на 10−12 м) разделителна способност.  Това става възможно благодарение на уредба, която съчетава акустична, механична и електрическа изолация и температурно стабилна среда, обясняват авторите в описанието на експеримента.

За да помогнат за поддържането на стабилна температура и да избегнат външни вибрации, които биха могли да попречат на експеримента, изследователите извършват експеримента си на 80 метра под земята, в нещо, което някога е било военна крепост в швейцарските Алпи.

Взаимодействието е количествено моделирано въз основа на закона за гравитацията на Нютон. Измерванията на амплитудата при различни разстояния между гредите следват обратния квадратен закон и съвпадат с теоретичните прогнози в рамките на около 3%.

G според новото измерване е приблизително 6,82 x 10 -11 метра кубически на килограм на секунда на квадрат. Но оценката има несигурност от около 1,6 процента, което е голямо в сравнение с други измервания Така че числото все още не е достатъчно точно, за да повлияе на дебата относно стойността на  G. Но сега екипът планира да подобри своето измерване, например чрез добавяне на модифицирана версия на теста с въртящи се ленти. 

Справка: T. Brack et al. Dynamic measurement of gravitational coupling between resonating beams in the hertz regime. Nature Physics. Published online July 11, 2022. doi: 10.1038/s41567-022-01642-8.

Източник: Wiggling metal beams offer a new way to test gravity’s strength, Science News

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !