פיזיקאים השיגו את המדידה המדויקת והמדויקת הראשונה ביותר של קבוע הכבידה הניוטוני G
אל האני כוח משיכה קבוע המסומן באות G מופיע בחוק האוניברסלי של סר אייזק ניוטון גרביטציה שקובע שכל שני אובייקטים מפעילים א כבידה כוח המשיכה אחד על השני. הערך של ניוטוניאן קבוע כבידה G (נקרא גם קבוע כבידה אוניברסלי) משמש למדידת כוח משיכה משיכה בין שני עצמים. זוהי דוגמה טובה לאתגר קלאסי אך מתמשך בפיזיקה שכן גם לאחר כמעט שלוש מאות שנים, עדיין לא ברור לחלוטין כיצד ניתן למדוד את הערך של G - אחד הקבועים הבסיסיים ביותר בטבע - בדיוק ובדיוק עקבי. ערכו של G נקבע על ידי מדידת המרחק והמסה של שני עצמים ביחס למשיכת הכבידה שלהם. זהו ערך מספרי קטן במיוחד בשל העובדה שכוח המשיכה הוא משמעותי רק עבור עצמים בעלי מסה גדולה. ההיבט המאתגר ביותר הוא שכוח הכבידה הוא כוח חלש הרבה יותר בהשוואה לכוחות יסוד אחרים כמו אלקטרומגנטיות, משיכה חלשה וחזקה ולכן קשה מאוד למדוד את G. יתרה מכך, לכוח המשיכה אין קשר ידוע עם כוחות יסוד אחרים, ולכן חישוב ערכו בעקיפין באמצעות קבועים אחרים (שניתן לחשב בצורה מדויקת יותר) אינו אפשרי. כוח הכבידה הוא האינטראקציה היחידה בטבע שלא ניתן לתאר על ידי תורת הקוונטים.
ערך מדויק של G
במחקר שפורסם לאחרונה ב טבע, מדענים מסין הפיקו את התוצאות הקרובות ביותר עבור הערך של G. במשך שנים רבות לפני מחקר זה, הערך הקיים של G היה 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (יחידות: מטרים קוביות לקילוגרם לכל קילוגרם ל-6.674184). ריבוע שני). במחקר הנוכחי החוקרים השתמשו בשיטת משוב תאוצה זוויתית וגם בשיטת זמן התנופה כדי להיות קרובים לבניית ערך מדויק ונכון. התוצאות היו 10 x 11-3 m1 kg-2 s-6.674484 ו-10 x 11-3 m1 kg-2 s-XNUMX ותוצאות אלו מראות סטיית תקן קטנה שדווחה אי פעם בהשוואה לערכי G במחקרים קודמים. סטיית תקן משמשת למדידת כמות השונות בקבוצת נתונים. לכן, סטיית תקן קטנה יותר פירושה שהנתונים מחולקים באופן הדוק לערך הממוצע, מה שמסמל שאין הרבה 'סטייה' בנתונים, כלומר הם לא משתנה הרבה.
אי הוודאות סביב ערכו של G
חוקרים הצהירו כי התוצאות שלהם ממחישות גם "טעויות שיטתיות שלא התגלו" בשיטות קיימות שונות. הם מציינים שמכל השיטות הקיימות, השיטה המועדפת ביותר כוללת התערבות - שיטה להתערבות בגלים אטומיים - ויש להתמקד בשיטה זו לצורך שיפורים עתידיים. יש לאמץ גישות חדשות כמו שהוצגו במחקר זה כדי להבין במלואה את המיסטיקה של הערך של G והרלוונטיות שלו בתחומים רחבים של מדעי הפיזיקה. הערך של G עצמו אולי אינו הנושא כאן אלא חוסר הוודאות שאופף את ערכו. זה מראה במידת מה על חוסר היכולת שלנו למדוד כוחות חלשים כמו כוח המשיכה וחוסר הבנה תיאורטית של כוח המשיכה.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Qing L et al 2018. מדידות של קבוע הכבידה בשתי שיטות עצמאיות. טבע. 560.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
