קביעה מדויקת של קבוע הכבידה תעזור בחישובים עתידיים של המסה של כדור הארץ וחפצי חלל אחרים.
בשני ניסויים לחישוב אפקט כבידה קל בין אובייקטים, המעבדה קבעה את קבוע ניוטון - קבוע הכבידה, או G - בדיוק של 0.00116%. בעבר, השגיאה הקטנה ביותר בכל מדידה של ערך זה הייתה 0.00137%.
קבוצה חדשה של ערכי G פורסמה בגיליון האחרון של כתב העת Nature. שני הערכים שונים במקצת ואינם מסבירים מדוע ניסויים קודמים לחישוב קבוע הכבידה הביאו לתוצאות שונות כל כך. עם זאת, חוקרים יוכלו להשתמש בערכים החדשים יחד עם חישובי G אחרים כדי להבין מדוע המדידות של קבוע מפתח זה כה חמקמק. אולי זה יעזור להבהיר את כוח הכבידה אחת ולתמיד.
הערך המדויק של G, שבו מסה ומרחק קשורים לכוח הכבידה בחוק הכבידה של ניוטון, חמק ממדענים במשך מאות שנים. הסיבה לכך היא שמשיכת הכבידה בין זוג אובייקטים בניסוי מעבדה היא קטנה להפליא ונתונה להשפעות הכבידה של אובייקטים אחרים בסביבה, ולעתים קרובות גורמת לחוקרים להטיל ספק בדיוק המדידות שלהם.
הערך המקובל כיום עבור G מבוסס על מדידות ב -40 השנים האחרונות: 6.67408 × 10-11 מ"ק לק"ג לשנייה בריבוע. הטעות של נתון זה היא 0, 0047%, כלומר היא פחות מדויקת פי אלפי קבועים בסיסיים אחרים - ערכים אוניברסליים בלתי משתנים כמו מטען האלקטרון או מהירות האור. ענן אי הוודאות סביב G מגביל את יכולתם של חוקרים לקבוע את המוני גופים שמימיים ואת ערכים של קבועים אחרים על בסיס קבוע הכבידה.
מכשיר ניסוי לביצוע ניסוי / © Huazhong University of Science and Technology
הפיזיקאי שאנג-צ'ינג יאנג מאוניברסיטת הואג'ונג למדע וטכנולוגיה בווהאן, סין ועמיתיו מדדו את הקבוע של ניוטון באמצעות שני מכשירים המכונים מטוטלי פיתול. לכל מכשיר יש רקיק סיליקון מצופה הנתמך בכבל דק ומוקף בכדורי פלדה. משיכת הכבידה בין הלוח לכדורים גורמת ללוח להסתובב על הכבל לכיוון הכדורים.
עם זאת, המטוטלות היו מכוונות מעט אחרת כדי לספק שתי דרכים למדידת G. באחד, המדענים מדדו קבוע על ידי מעקב אחר פיתול הכבל כשהצלחת נעה לכיוון הכדורים. מטוטלת נוספת כוונה כך שפלטת מתכת תלויה על פטיפון, שסיבובו לא סובב את הכבל. במקרה השני, החוקרים מדדו את קבוע הכבידה על ידי מעקב אחר סיבוב המעגל.
כדי לקבל את התוצאות המדויקות ביותר, תיקנו המדענים שורה ארוכה של הפרעות קלות, החל משונות קלות בצפיפות החומרים המשמשים ליצירת מטוטלות פיתול ועד לרעידות סיסמיות מרעידות אדמה ברחבי העולם.
ניסויים עם מטוטלי פיתול הניבו שני ערכי G: 6, 674184 × 10-11 ו -6, 674484 × 10-11 מטר קוב לקילוגרם לשנייה בריבוע, שניהם עם שגיאה של 0.00116%.
חזרה על ניסיון זה וקודמים על מנת לקבוע מקורות שגיאה שטרם היו ידועים, או פיתוח טכניקות חדשות למדידת קבוע הכבידה יבהירו מדוע החישובים של קבוע יסודי זה עדיין שונים.