Care este valoarea lui G?

NIST a luat parte la un nou impuls pentru a aborda o problemă persistentă și în creștere în fizică: valoarea lui G. Constanta Newtoniană a gravitației , folosită de pentru a calcula forța de atracție a gravitației între obiecte, este mai veche de 300 de ani. Dar, deși oamenii de știință încearcă să-și măsoare valoarea de secole, G este încă cunoscut doar de 3 cifre semnificative. În schimb, alte constante au fost măsurate cu o precizie mult mai mare; masa electronului în kilograme, de exemplu, este cunoscută de aproximativ 8 cifre.i

mai rău, cu cât cercetătorii efectuează mai multe experimente pentru a stabili constanta gravitațională, cu atât rezultatele lor diferă.

în perioada 9-10 octombrie 2014, câteva zeci de oameni de știință din întreaga lume s-au adunat la NIST pentru a lua în considerare opțiunile lor.”suntem cu toții aici pentru că avem o problemă cu G – și vreau să spun, băiete, avem o problemă cu G”, a declarat Carl Williams, șeful diviziei de măsurare cuantică a PML, grupului reunit în prima dimineață a întâlnirii. „Aceasta a devenit una dintre problemele serioase pe care fizica trebuie să le abordeze.”

constanta gravitațională este cunoscută sub numele de” G mare „pentru a o distinge de” G MIC”, accelerația datorată gravitației Pământului.ii în ciuda numelui său, big G este mic – aproximativ 6.67 x 10-11 m3 kg-1 s-2 – și relativ slab, de aproximativ un trilion de trilioane de trilioane de ori mai slab decât forța electromagnetică responsabilă de aplicarea magneților de suveniruri pe frigidere. Iar slăbiciunea ei face dificilă măsurarea.experimentatorii au folosit o varietate de abordări – pendule oscilante, mase în cădere liberă, grinzi de echilibru și balanțe de torsiune care măsoară cuplul sau rotația firelor care susțin masele care sunt atrase de alte mase. Dar un grafic al tuturor rezultatelor din ultimii 15 ani relevă o răspândire relativ largă a valorilor variind de la aproximativ 6.67 x 10-11 m3 kg-1 s-2.

Mai mult, CODATA – Consiliul Internațional pentru știință Comitetul pentru date pentru știință și tehnologie, care analizează rezultatele experimentelor individuale și oferă seturi de valori acceptate la nivel internațional pentru constantele fizice fundamentale – a trebuit să crească incertitudinea cu privire la ultima sa recomandare pentru o valoare de G din cauza divergenței experimentelor.iii

la atelierul NIST, cei 53 de participanți au fost de acord în unanimitate că trebuie făcut ceva. Ei au recomandat ca una sau mai multe organizații să stabilească întâlniri anuale sau bianuale axate în mod specific pe campania de determinare a valorii big G cu o precizie mai mare și au susținut ideea de a se concentra pe noi abordări ale măsurării, cum ar fi configurarea interferometriei atomice utilizată într-un experiment recent care implică atomi de rubidiu răciți cu laser.principalul vinovat în aceste discrepanțe este suspectat a fi incertitudini sistematice în măsurători, iar o mare parte din discuție s-a concentrat pe reducerea zgomotului. O modalitate de a aborda această problemă, au simțit participanții, este ca diferite Echipe să efectueze experimente independente folosind același set de aparate. Două grupuri cu rezultate deosebit de deviante și-au oferit echipamentul în timpul întâlnirii, în așteptarea discuțiilor cu echipele care vor reutiliza resursele.

participanții la atelier și-au exprimat interesul moderat de a forma un consorțiu, o organizație care să centralizeze procesul de găsire a consensului. Un beneficiu potențial al unui consorțiu ar fi furnizarea către membri a NIST și a altor institute naționale de măsurare (INM) a unui mijloc de a contribui la sprijin, de exemplu sub forma serviciilor de metrologie a lungimii de precizie.”în mod clar, nu există un răspuns corect pentru a merge mai departe”, a spus Williams. „Dar există sprijin internațional în rezolvarea Marii controverse G și, prin urmare, este un moment minunat pentru noi în această privință.”