Нові вимірювання значення гравітаційної постійної продемонстрували більш високе значення, ніж очікувалося
Група дослідників з Франції, які працювали спільно з їх колегами з Великобританії, які зробили повторні вимірювання гравітаційної постійної, однією з основних фундаментальних фізичних констант. Ці вимірювання проводилися за допомогою тієї ж самої наукової установки, що й виміри, зроблені кілька років тому, але на цей раз вчені зареєстрували достатньо суттєве відхилення значення константи від очікуваного значення. У роботі, опублікованій фізиками в журналі Physical Review Letters, вчені описали зміни, внесені в оригінальне експериментальне обладнання, і як це могла вплинути на те, що ними було отримано більш високе значення гравітаційної постійної.
Гравітаційна постійна, позначається в фізичних і математичних формулах літерою G, виявилася "невловимою" для наукового обладнання, створеного вченими спеціально для її вимірювання. Основна проблема у вимірюванні значення цієї константи, яке було вперше виконано близько 200 років тому фізиком Генрі Кавендішем, полягає в тому, що гравітаційні взаємодії проявляються значно слабкіше інших взаємодій, наприклад, електромагнетизму. Коливання більш сильних полів і сил впливають на високочутливе вимірювальне обладнання і призводять до викривлення отриманих результатів.
У зв'язку з цією проблемою, вчені намагалися створити вимірювальний пристрій, що із загальної маси впливів виділяє тільки гравітаційні сили і дозволяє визначити значення константи G з досить високою точністю. Під час останніх вимірювань значення константи вчені використовували установку 12-річної давності, яка дозволяє виміряти значення G двома різними способами. Цього разу в обладнання цієї установки були включені більш досконалі сучасні вимірювальні пристрої, які, на думку вчених, дозволяють збільшити точність вимірювань.
Перший метод вимірювання гравітаційної постійної являє собою метод, використаний Генрі Кавендішем, але реалізований на сучасному технологічному рівні. Замість світла від свічки використовується світло лазера, за допомогою якого вимірюється сила обертаючого моменту, що виникає в результаті гравітаційних взаємодій масивних свинцевих куль, що висять на жорсткому коромислі. У другому методі для компенсації того ж самого крутильного моменту від гравітаційних взаємодій використовується високоточний сервопривід, через величину впливу якого обчислюється значення гравітаційної постійної.
Використовуючи обидва вищеописаних методу, вчені провели вимірювання і зробили остаточні розрахунки. Вони виявили, що значення гравітаційної постійної становить 6.67545(18)x10-11 м3*с?2*кг?1 при стандартної похибки вимірювань в 27 цпк (мільйонна частка, ppm, parts per million частин на мільйон). Отримана похибка набагато нижче похибки вимірювань, проведених вченими в минулий раз, яка становила 241 ppm. Незважаючи на це, вчені до цих пір не в змозі пояснити, чому вони виявили таке відхилення значення гравітаційної сталої від прийнятого зараз значення, і яке з цих двох значень знаходиться ближче всього до істинному значенню цієї фізичної константи.
Дослідження, в ході яких будуть зроблені спроби розробки нових методів вимірювання константи G і спроби повторних вимірювань, будуть продовжуватися і далі. Це все, врешті-решт, має привести до того, що людям, нарешті, стане відомо точне значення однієї з фундаментальних фізичних констант, яка впливає практично на всі процеси, що відбуваються в навколишньому світі.