Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха предложили новый способ измерения гравитационной постоянной. В своей работе, опубликованной в журнале Nature Physics, они представили эксперимент по измерению движения двух взаимодействующих объектов с помощью лазера.
Экспериментальная установка состоит из двух параллельных балок, подвешенных в вакуумных камерах. Чтобы максимально исключить источники помех, исследователи установили измерительный прибор в бывшей крепости Фурггельс, расположенной в Швейцарских Альпах и использовавшейся в качестве бункера во время Второй мировой войны.
Экспериментальная установка. Изображение: Jürg Dual / IMES / ETH Zürich
Исследователи заставили одну из балок вибрировать с частотой 42 Гц. Под действием гравитационных сил второй стержень также начал колебаться в пикометровом диапазоне (пикометр — это одна триллионная доля метра). Физики использовали лазерные устройства для измерения вибраций каждой из балок. Оценка этого динамического эффекта позволила сделать выводы о величине гравитационной постоянной.
Гравитационная постоянная (постоянная Ньютона, G) — это физическая константа, которая определяет гравитационные взаимодействия. Закон всемирного тяготения, использующий эту постоянную, был открыт более 300 лет назад, но ее значение невозможно рассчитать математически, а можно только измерить.
Сложность измерения постоянной Ньютона в том, что гравитация очень слаба и ее трудно экранировать. Измеряя взаимодействия между двумя телами, вы также измеряете влияние всех других тел в мире, говорят исследователи. Они полагают, что единственный способ разрешить эту ситуацию — определить гравитационную постоянную, используя как можно больше различных методов.
Исследователи говорят, что первые предварительные результаты испытаний дают высокую погрешность измерений. Значение, которое исследователи определили с помощью своей установки, на 2,2% выше официальной цифры, утвержденной Комитетом по данным для науки и технологий (CODATA). Но ученые дорабатывают свой метод и уверены, что он поможет найти более точное значение G.
Эта неопределенность все еще должна быть значительно уменьшена для получения надежного значения. Мы уже проводим измерения с немного модифицированной тестовой установкой, чтобы можно было еще точнее определить константу G. Первые результаты доступны, но еще не опубликованы.
Юрг Дуал, профессор кафедры машиностроения и технологического проектирования в ETH Zurich, соавтор работы
