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
Още по темата
Математика
Нова теория за системи, които се противопоставят на третия закон на Нютон (видео)
Космос
Вселена, в която не важат законите на Нютон, е изненадващо близко до реалността
Земята
За първи път физици измерват масата на Земята, използвайки неутрино
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари