Рейтинг@Mail.ru
Физики из России и Китая уточнили гравитационную постоянную - РИА Новости, 30.08.2018
Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег Наука 2021январь
Наука

Физики из России и Китая уточнили гравитационную постоянную

© Иллюстрация РИА Новости . NASAМасса меняет структуру пространства-времени
Масса меняет структуру пространства-времени
Читать ria.ru в

МОСКВА, 30 авг – РИА Новости. Китайские физики и их коллега из МГУ точно измерили гравитационную постоянную из знаменитого закона всемирного тяготения Ньютона двумя независимыми методами и уточнили ее значение. Их выводы были представлены в журнале Nature.

Пульсар и вращающаяся вокруг него планета глазами художника
Пульсары подтвердили одинаковый характер гравитации во всей ВселеннойСвыше 20 лет наблюдений за пульсарами показали, что сила притяжения одинаковым образом работает во всех уголках Вселенной, что заметно упрощает изучение самых далеких галактик и первых эпох жизни мироздания после Большого взрыва.
"В эксперименте по измерению гравитационной постоянной требуется произвести абсолютные измерения трех физических величин: массы, длин, и времени. Абсолютные измерения всегда могут быть отягощены систематическими ошибками. Наши же результаты совпадают между собой на уровне трех стандартных отклонений",— заявил Вадим Милюков из ГАИШ МГУ.

Гравитационная постоянная G — одна из фундаментальных констант в физике, применяемая при расчётах гравитационного взаимодействия материальных тел. Как показал Ньютон еще в 1686 году, гравитационное взаимодействие двух материальных точек пропорционально произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Первую попытку измерить G произвел другой великий английский физик, Генри Кавендиш. В 1798 году он напрямую вычислил ее значение, наблюдая за вращением "коромысла", подвешенного на веревке, к которому было прикручено два небольших шарика.

Эти сферы периодически сближались с двумя большими шарами, притягивались ими и заставляли коромысло колебаться, что позволило Кавендишу получить первое точное значение гравитационной постоянной. Что интересно, все последующие замеры, которые физики проводили в 19 и 20 веках, повысили точность замеров всего на порядок, что породило своеобразный кризис.

Американский физик Лоуренс Краусс на международном научно-популярном фестивале науки, технологий и искусств Kaspersky Geek Picnic: Игры разума 2017
Физик: мы близки к получению первых данных о параллельных Вселенных

Дело в том, что сейчас ученые могут замерять массы небольших объектов и расстояния между ними намного точнее, чем саму G, что вполне допустимо в рамках астрономических наблюдений, но мешает изучать свойства объектов микромира и работу гравитации на этом уровне. 

Милюков и его коллеги из Китая сделали первый шаг к решению этой проблемы, разработав две новых методики измерения гравитационной постоянной, что позволило им повысить точность замеров G примерно в восемь раз.

Первая методика измерений в чем-то напоминает опыты Кавендиша. В ее рамках ученые собрали очень точный и "долговечный" маятник, и начали наблюдать за тем, как будет ускоряться или замедляться его движение, если разместить две сферы параллельно и перпендикулярно его колебаниям.

© Q. Li, C.Xie, J.-P. Liu et al. Measurement of the gravitational constant using two independent methods. Nature. 2018Схема приборов, при помощи которых ученые измерили гравитационную постоянную
Схема приборов, при помощи которых ученые измерили гравитационную постоянную

Подобные опыты, как отмечают Милюков и его коллеги, уже проводились в 1930 годах, однако сейчас ученые учли все силы, возникающие внутри нити и других частей подобного маятника, и использовали не одну, а две таких установки, использующие разные типы волокон и подвесов, для ликвидации всех погрешностей наблюдений.

Второй прибор работал несколько иначе. В нем маятник был прикреплен к вращающемуся диску, а грузы – прикреплены к еще одному вращающемуся кругу, в который был вставлен первый объект. Ученые раскручивали и тот, и другой диск таким образом, что скорость движения маятника и его ускорение зависели только от силы притяжения и расположения грузов.

Современные представления о расширении Вселенной
Ученые: сверхбыстрое расширение Вселенной указывает на "новую физику"

Для получения максимально точных замеров ученые не только объединили результаты и того, и другого эксперимента, но и проводили наблюдения, периодически меняя друг друга за "пультом" этих приборов, чтобы избежать влияния человеческого фактора.

И тот, и другой прибор указали на почти одинаковые значения G – 6,674184 и 6,674484, что очень близко к значениям, полученным Кавендишем, и текущей общепринятой константе из официального справочника CODATA.

При этом эти замеры примерно в 8 раз точнее, чем текущий стандарт и другие попытки уточнить значение этого параметра в уравнении Ньютона. Как надеются ученые, дальнейшее совершенствование методик наблюдений позволят им сделать гравитационную постоянную более "современной".

 
 
 
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала