Natuurkundigen hebben de eerste meest nauwkeurige en nauwkeurige meting van de Newtoniaanse zwaartekrachtconstante G . bereikt
De Zwaartekracht Constant denoted by the letter G appears in Sir Isaac Newton’s law of universal zwaartekracht which states that any two objects exert a zwaartekracht force of attraction on each other. The value of Newtonian zwaartekrachtconstante G (ook wel universele zwaartekrachtconstante genoemd) wordt gebruikt om de aantrekkingskracht tussen twee objecten te meten. Het is een goed voorbeeld van een klassieke maar hardnekkige uitdaging in de natuurkunde, want zelfs na bijna drie eeuwen is het nog steeds niet helemaal duidelijk hoe de waarde van G - een van de meest fundamentele constanten in de natuur - precies en met consistente nauwkeurigheid kan worden gemeten. De waarde van G wordt bepaald door de afstand en massa van twee objecten te meten ten opzichte van hun aantrekkingskracht. Het is een extreem kleine numerieke waarde vanwege het feit dat de zwaartekracht alleen significant is voor objecten met een grote massa. Het meest uitdagende aspect is dat zwaartekracht een veel zwakkere kracht is in vergelijking met andere fundamentele krachten zoals elektromagnetisme, zwakke en sterke aantrekkingen en dat G dus buitengewoon moeilijk te meten is. Verder heeft de zwaartekracht geen bekende relatie met andere fundamentele krachten, dus het is niet mogelijk om de waarde indirect te berekenen met behulp van andere constanten (die nauwkeuriger kunnen worden berekend). Zwaartekracht is de enige interactie in de natuur die niet kan worden beschreven door de kwantumtheorie.
Een nauwkeurige waarde van G
In een recent onderzoek gepubliceerd in NATUUR, hebben wetenschappers uit China de beste resultaten voor de waarde van G geproduceerd. Gedurende vele jaren vóór deze studie was de reeds bestaande waarde van G 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (Eenheden: meter in blokjes per kilogram per tweede kwadraat). In de huidige studie gebruikten onderzoekers de feedbackmethode met hoekversnelling en ook de time-of-swing-methode om in de buurt te komen van het construeren van een nauwkeurige en correcte waarde. De resultaten waren 6.674184 x 10-11 m3 kg-1 s-2 en 6.674484 x 10-11 m3 kg-1 s-2 en deze resultaten laten een kleine standaarddeviatie zien die ooit is gerapporteerd in vergelijking met waarden van G in eerdere onderzoeken. Standaarddeviatie wordt gebruikt om de hoeveelheid variatie in een set gegevens te meten. Een kleinere standaarddeviatie betekent dus dat de gegevens dicht bij de gemiddelde waarde liggen, wat betekent dat er niet veel 'afwijking' in de gegevens zit, dat wil zeggen dat er niet veel verandert.
De onzekerheid rond de waarde van G
Onderzoekers hebben verklaard dat hun resultaten ook "onontdekte systematische fouten" in verschillende bestaande methoden illustreren. Ze wijzen erop dat van alle bestaande methoden de meest geprefereerde methode interferometrie is - een methode om atoomgolven te verstoren - en op deze methode moet worden gefocust voor toekomstige verbeteringen. Nieuwe benaderingen zoals getoond in deze studie moeten worden toegepast om de mystiek van de waarde van G en de relevantie ervan in brede gebieden van de natuurwetenschappen volledig te begrijpen. De waarde van G zelf is hier misschien niet het probleem, maar de onzekerheid die de waarde ervan omringt. Dit toont enigszins ons onvermogen om zwakke krachten zoals zwaartekracht te meten en een gebrek aan theoretisch begrip van zwaartekracht.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Qing L et al 2018. Metingen van de zwaartekrachtconstante met behulp van twee onafhankelijke methoden. NATUUR. 560.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
