Een slinger die is niet echt iets wat zoals gebruikt in de experimentPhoto: Ben Ostrowsky (Flickr)
De zwaartekracht kan je sterk te voelen als je een bowling bal aan je voeten, maar is in feite de zwakste kracht. Vergelijk het met elektromagnetisme: de trek van alle de zwaartekracht van de Aarde kan je niet stoppen met het oppakken van een paperclip met een koelkast magneet. Die zwakte maakt de zwaartekracht ongelooflijk moeilijk te meten.
Een team van wetenschappers in China zijn rapportage dat ze nu hebben uitgevoerd de meest nauwkeurige meting van de zwaartekracht is de kracht nog door het meten van G, de Newtoniaanse of universele zwaartekrachtsconstante. G betreft de aantrekkingskracht tussen twee voorwerpen naar hun massa ‘ s en de afstand tussen hen. De nieuwe meting is belangrijk, zowel voor high-powered atoomklokken evenals de studie van het heelal, de aarde wetenschap, of enige vorm van wetenschap die is gebaseerd op de zwaartekracht op een bepaalde manier.
De waarden gemeten door het team “de kleinste onzekerheden gerapporteerd tot nu toe,” aldus het artikel gepubliceerd in de Natuur.
Voordat we naar de experimenten, een beetje meer over wat G is. Isaac Newton besefte dat de zwaartekracht de kracht hangt af van de massa ‘s van twee objecten (zoals een planeet en een maan) en verzwakt in verhouding tot de afstand tussen deze massa’ s in het kwadraat. Maar voor de berekening van de werkelijke aantrekkingskracht tussen twee dingen, te vermenigvuldigen met de gecombineerde massa ‘ s gedeeld door het kwadraat van de afstand door een heel, heel, heel klein aantal. Henry Cavendish eerste indirect gemeten dat nummer, G in de late 18e eeuw.
Gezien hoe klein het ook is, het bepalen van de werkelijke waarde van G is zeer moeilijk, en de overeengekomen waarde die is ingesteld door het internationale Comité voor de Gegevens voor Wetenschap en Technologie (CODATA) is veel minder nauwkeurig dan de waarden overeengekomen voor andere nummers die wetenschappers gebruiken. Vandaag, wetenschappers gebruiken een waarde van .0000000000667408, geef of neem 47 parts-per-million. In wezen, het rekenen met deze G is als het proberen om te schilderen met een dikke kwast ten opzichte van andere experimenten waarvan de constanten zijn zoals schilderen met magerder penselen.
In de nieuwe studie, wetenschappers uitgevoerd door twee onafhankelijke berekeningen van G met behulp van een paar slingers in een vacuüm, een slinger setup voor elke test. Elke slinger heen en weer tussen een paar enorme objecten waarvan de positie kan worden aangepast.
De bengels het meten van de kracht van de zwaartekracht op twee manieren. Ten eerste, ze meten het verschil tussen hoe snel de slinger naar de “in de buurt” of parallelle positie ten opzichte van de “ver” of horizontale positie. Ze meten ook hoe de richting van de slinger schommel voor de wijzigingen gebaseerd zijn op de aantrekkingskracht van de massa ‘ s test.
Natuurlijk, de experimenten vereisen super gevoelige detectoren en super goed gecontroleerde instellingen om te bepalen nauwkeurige waarden voor G. Elk onderdeel moet speciaal worden vervaardigd en wordt beschouwd als de enig mogelijke kracht die op de slinger kon komen van de test massa ‘ s. Bovendien, het lab in een speciale kamer in een grot om te controleren voor mogelijke effecten van veranderende temperaturen.
De onderzoekers uiteindelijk het meten van 6.674184 en 6.674484 honderd miljardste (10-11) voor de tijd-van-de swingende en hoekige versnelling methoden, respectievelijk. Deze maatregelen waren beide zeer nauwkeurig, maar zijn nog steeds verschillend van elkaar, om onbekende redenen. Dit heeft misschien iets te maken had met de tekenreeks die wordt gebruikt voor de slinger.
En dit zijn slechts twee van de vele pogingen om te berekenen G, waarvan velen niet eens. Als het papier dat de recensent, Stephan Schlamminger van het National Institute of Standards and Technology schreef in een commentaar:
“Li et al. voerden hun experimenten met grote zorg en gaf een gedetailleerde beschrijving van hun werk. De studie is een voorbeeld van uitstekende vakmanschap, precisie metingen. Echter, de werkelijke waarde van G is nog onduidelijk. Verschillende bepalingen van G die zijn gemaakt in de afgelopen 40 jaar hebben een brede spreiding van de waarden. Hoewel sommige van de individuele relatieve onzekerheden zijn in de orde van 10 delen per miljoen, het verschil tussen de kleinste en grootste waarden is ongeveer 500 deeltjes per miljoen.
Wetenschappers hopen te maken van de meest nauwkeurige metingen van de massa ‘ s, of om te begrijpen hoe dingen bewegen onder de effecten van de zwaartekracht, moet nagel af G-waarde. Dus, ze gaan om te blijven werken tot de waarde die wordt bepaald zonder twijfel.
[Natuur]