Физиците през десетилетия се опитваха да измерят гравитационната константа — и отново не стигнаха до едно общо значение „голямото G“.

Ново измерение на гравитационната константа от NIST

*Физиците от Националния институт за стандарти и технологии (NIST) в САЩ завършиха десетилетен експеримент по измерване на гравитационната константа G. Получената стойност се различава както от предишния френски резултат, така и от международната справочна стойност, но същевременно е открито преди неучтено явление, което може да обясни разликите между различните измервания.*

Какво означава „голямата G“?
Гравитационната константа G описва силата на привличане между две маси. Това е една от фундаменталните константи в физиката, но точното й значение остава предмет на дискусии вече повече от 200 години. Гравитацията е най-слабото от четирите фундаментални взаимодействия, затова измерването й с висока точност в лаборатория е изключително трудно.

Към днешна дата съществуват 16 експериментални стойности на G, получени от различни групи учени. Както отбеляза физикът NIST Стефан Шламмингер (Stephan Schlamminger) в публикацията *Refractor*, „данните са силно разпръснати и погрешността е около 10⁻⁶ част от стойността“.

Защо бе избран френският експеримент?
Вместо да проведат ново измерване, командата на Шламмингер реши да възпроизведе експеримента от 2014 г., проведен в Международния бюро за мерки и тегло (BIPM) във Франция. Този експеримент даде една от най-отклоняващите стойности на G, затова повторението му може да разкрие скрити систематични грешки.

* Оборудването беше пренесено през Атлантика в лабораторията NIST в Гейтерсберг, щата Мериленд.
* Работата започна през 2016 г. и продължи десет години.

Резултат
Получената стойност:

\[

G = (6.67387 \pm 0.00038) \times 10^{-11}\; \text{м}^3\,\text{кг}^{-1}\,\text{s}^{-2}

\]

Тази цифра е с 0,0235 % по-ниска от оригиналния френски резултат. В контекста на други фундаментални константи, измерени с точност до десетки знаци след запетаята, такова отклонение остава значително.

Откритият източник на грешка
Главното откритие е ефектът от остатъчно въздух. При работа на оборудването камерата се вакуумизира, създавайки вакуума, но не може напълно да се премахне въздуха. „Винаги остава малко количество въздух – това е такова наречено остатъчно налягане“, обяснява Шламмингер. Това останало газово окружение оказва слабата сила върху системата, която предишните експерименти не бяха взели под внимание.

Този фактор може да бъде ключът към разбирането на причините за несъответствието в резултатите по измерването на G по целия свят.

Какво следва?
Шламмингер все още не е готов да приложи това откритие към всички други експерименти. „Трябва да разгледаме всеки експеримент отделно и да разберем какво точно се правеше в него“, казва той. Новата стойност е малко по-ниска от препоръката на CODATA (2018 г.), но точната причина за отклонението все още не може да бъде определена.

„Пока смятаме, че това може да бъде свързано с редица ефекти, но конкретно кои от тях влияят върху резултатите все още не са установени“, обобщи ученото.