Mi a G értéke?

Jennifer Lauren Lee , National Institute of Standards And Technology

NIST részt vett egy új push, hogy foglalkozzon a tartós és növekvő probléma a fizika: az érték a G. A newtoni állandó gravitációs, használt a tárgyak közötti vonzó gravitációs erő kiszámításához, több mint 300 éves. De bár a tudósok évszázadok óta próbálják mérni annak értékét, G még mindig csak 3 Jelentős Szám számára ismert. Ezzel szemben más állandókat sokkal nagyobb pontossággal mértek; például az elektron tömege kilogrammban körülbelül 8 számjegy ismert.i

még rosszabb, minél több kísérletet végeznek a kutatók a gravitációs állandó meghatározására, annál inkább eltérnek az eredményeik.

október 9-10, 2014, több tucat tudós a világ minden tájáról gyűlt össze a NIST, hogy fontolja meg a lehetőségeket.”mindannyian azért vagyunk itt, mert problémánk van a G – vel-és úgy értem, fiú, van-e problémánk a G-vel” – mondta Carl Williams, a PML Kvantummérési részlegének vezetője az összegyűlt csoportnak a találkozó első reggelén. “Ez az egyik komoly kérdés, amellyel a fizikának foglalkoznia kell.”

a gravitációs állandó közismert nevén “Nagy G”, hogy megkülönböztesse a” kis g ” – től, a Föld gravitációja miatti gyorsulástól.ii neve ellenére, nagy G apró-körülbelül 6.67 x 10-11 m3 kg-1 s-2-és viszonylag gyenge, nagyjából billió billiószor gyengébb, mint az emlékmágnesek hűtőszekrényekhez való rögzítéséért felelős elektromágneses erő. Gyengesége pedig megnehezíti a mérést.

a kísérletezők különféle megközelítéseket alkalmaztak – lengő ingák, szabadesés tömegei, mérleggerendák és torziós mérlegek, amelyek mérik a más tömegekhez vonzódó vezetékek támogató tömegeinek nyomatékát vagy forgását. De a múlt összes eredményének ábrázolása 15 évek viszonylag széles körű elterjedést mutatnak az értékekben, kb 6.67 x 10-11 m3 kg-1 s-2.

továbbá a CODATA – a Nemzetközi Tudományos Tanács Tudományos és technológiai Adatbizottsága, amely elemzi az egyes kísérletek eredményeit, és nemzetközileg elfogadott értékkészleteket biztosít az alapvető fizikai állandók számára – a kísérletek eltérése miatt növelnie kellett a bizonytalanságot a g értékre vonatkozó legújabb ajánlása alapján.iii

a NIST workshopon az 53 résztvevő egyhangúlag egyetértett abban, hogy valamit tenni kell. Azt javasolták, hogy egy vagy több szervezet hozzon létre éves vagy kétévenkénti találkozókat, amelyek kifejezetten a big G értékének nagyobb pontossággal történő meghatározására irányuló kampányra összpontosítanak, és támogatták azt az elképzelést, hogy a mérés új megközelítéseire összpontosítsanak, például az atomi interferometriai beállításra, amelyet egy nemrégiben végzett kísérletben használtak lézerhűtéses rubídium atomok.iv

ezeknek az eltéréseknek a fő bűnösét gyanítják, hogy a mérések szisztematikus bizonytalanságai, és a vita nagy része a zaj csökkentésére összpontosított. A probléma megoldásának egyik módja, a résztvevők úgy érezték, hogy a különböző csapatok független kísérleteket végeznek ugyanazon készülékkészlettel. Két, különösen eltérő eredménnyel rendelkező csoport felajánlotta felszerelését az ülés során, az erőforrásokat újrafelhasználó csapatokkal folytatott megbeszélésekre várva.

a műhely résztvevői mérsékelt érdeklődést mutattak egy konzorcium létrehozása iránt, egy olyan szervezet iránt, amely központosítja a konszenzus megtalálásának folyamatát. Egy konzorcium potenciális előnye az lenne, ha a NIST és más nemzeti Mérésügyi intézetek (NMIs) támogatást nyújtanának a tagoknak, például precíziós hosszúságmérési szolgáltatások formájában.”nyilvánvaló, hogy nincs helyes válasz arra, hogyan lépjünk előre” – mondta Williams. “De van nemzetközi támogatás a nagy G-vita megoldása körül, így ez egy nagyszerű idő számunkra ebben a tekintetben.”