En pendel som er egentlig ikke noe som brukes i experimentPhoto: Ben Ostrowsky (Flickr)
Tyngdekraften kan føle sterk hvis du slipper en bowling ball i føttene, men er faktisk den svakeste kraft. Sammenlign det med elektromagnetisme: trekk av alle Jordens gravitasjon kan ikke stoppe deg fra å plukke opp en binders med kjøleskap magnet. Som svakhet gjør tyngdekraften er utrolig vanskelig å måle.
Et team av forskere i Kina rapporterer at de nå har utført den mest nøyaktige måling av tyngdekraft er styrke, men ved å måle G, Newtonsk eller universell gravitasjon konstant. G gjelder gravitasjons tiltrekning mellom to objekter til sin massene og avstanden mellom dem. Den nye målingen er viktig både for high-powered atomklokkene så vel som studiet av universet, jorden vitenskap, eller noen form for vitenskap som er avhengig av tyngdekraften på noen måte.
Verdier målt av team “har den minste usikkerhet rapportert til nå,” i henhold til papiret som er publisert i Nature.
Før vi kommer til eksperimenter, litt mer om hva G er. Isaac Newton innså at tyngdekraften styrke avhenger av masser av to objekter (for eksempel en planet og en måne) og svekker seg i forhold til avstanden mellom disse massene squared. Men for å beregne den faktiske gravitasjonskraft mellom to ting, må du multiplisere den samlede massene delt på avstanden kvadrert av en svært, svært, svært lite antall. Henry Cavendish første indirekte målt som antall, G i slutten av det 18. århundre.
Gitt hvor lite det er, for å fastslå den sanne verdien av G er veldig vanskelig, og man er blitt enige om verdien er satt av den internasjonale Komiteen på Data for Naturvitenskap og Teknologi (CODATA) er mye mindre presis enn de verdier som er avtalt for andre tall som forskere bruker. I dag, bruker forskerne en verdi av .0000000000667408, gi eller ta 47 deler per million. I hovedsak, beregning med denne G er som å prøve å male med en feit pensel versus andre eksperimenter som konstanter er som å male med tynnere malekoster.
I den nye studien, forskere utført to uavhengige beregninger av G ved hjelp av et par pendler i et vakuum, en pendel oppsett for hver test. Hver pendelen svinger fram og tilbake mellom et par av massive objekter som posisjoner kan justeres.
De pendler måle tyngdekraften på to måter. Først, de måler forskjellen mellom hvor raskt pendelen svinger “i nærheten”, eller parallelt, versus “langt” eller horisontal stilling. De kan også måle hvor retning av pendelens swing endringer basert på trekke av testen massene.
Tydeligvis, eksperimenter krever super følsomme detektorer og super godt kontrollert oppsett for å bestemme nøyaktige verdier for G. Hver del må være spesielt fabrikkert og vurdert så den eneste mulige kraften som virker på pendelen kan komme fra testen massene. I tillegg lab er i en spesiell plass i en hule for å kontrollere for mulige effekter fra skiftende temperaturer.
Forskerne endte opp med å måle 6.674184 og 6.674484 hundre billionths (10-11) for den tiden svingende og kantete anti-metoder, henholdsvis. Disse tiltakene var begge veldig presis, men er fortsatt forskjellige fra hverandre, av ukjente grunner. Dette kan ha hatt noe å gjøre med den strengen som skal brukes for pendelen.
Og disse er bare to av mange forsøk på å beregne G, hvorav mange er uenige. Som avisens redaktør, Stephan Schlamminger fra National Institute of Standards and Technology skrev i en kommentar:
“Li et al. utført sine eksperimenter med stor omsorg og ga en detaljert beskrivelse av sitt arbeid. Studien er et eksempel på utmerket håndverk i presisjon målingene. Imidlertid, den sanne verdien av G er fortsatt uklart. Ulike bestemmelser i G som har blitt gjort i løpet av de siste 40 årene har et bredt utvalg av verdier. Selv om noen av de individuelle forhold usikkerheter er i størrelsesorden 10 deler per million, forskjellen mellom det minste og største verdier er ca 500 deler per million.
Forskere i håp om å få de mest nøyaktige målingene av massene, eller å forstå hvordan ting kan bevege seg under effekten av tyngdekraften, trenger å spikre ned G ‘ s verdi. Så, de kommer til å fortsette å arbeide frem til at verdien er visse hinsides tvil.
[Arten]