Fyzikové z amerického National Institute of Standards and Technology (NIST) po deseti letech zveřejnili nové měření univerzální gravitační konstanty, označované písmenem G. Jde o číslo, které v Newtonově gravitačním zákoně určuje sílu přitažlivosti mezi dvěma tělesy a vstupuje také do popisu gravitace v obecné teorii relativity. Studie vyšla v časopise Metrologia.
Výzkumníci stanovili hodnotu G na 6,67366 × 10−11 m3 kg−1 s−2, přičemž uvedli standardní nejistotu 0,00020 × 10−11 m3 kg−1 s−2. Relativní standardní nejistota výsledku činí 3,0 miliontiny. Přestože jde o velmi malé rozpětí, výsledek je přibližně o 0,0281 procenta nižší než hodnota získaná původním experimentem Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), na který americký tým navázal.
Experiment využíval torzní váhy. Přístroj tvoří citlivě zavěšená soustava, s níž nepatrně pootočí gravitační působení blízkých těles o známé hmotnosti. Z velikosti tohoto pootočení lze vypočítat hodnotu G. Gravitační síla je přitom mimořádně slabá: zařízení musí odlišit její účinek od vibrací, změn teploty, proudění vzduchu i dalších sil, které mohou výsledek ovlivnit.
NIST použil původní přístroj BIPM, navržený přibližně před třemi desetiletími, a jeho geometrii upravil jen v několika ohledech. Cílem bylo nezopakovat pouze obecný typ měření, ale co nejvěrněji prověřit jeden z výsledků, který se mezi dosavadními měřeními G výrazně odchyloval. Výzkumníci přitom část výsledku zpracovali zaslepeně: klíčové číslo potřebné k převodu naměřených údajů na konečnou hodnotu zůstalo po léta uzavřené v obálce. Otevřeli ji až poté, co dokončili analýzu.
Rozdíl mezi oběma měřeními neznamená, že se změnila síla gravitace nebo že experiment prokázal novou fyziku. Především ukazuje, jak obtížné je odhalit a odstranit systematické chyby při měření této konstanty. Na rozdíl od některých jiných základních konstant, které lze určovat s výrazně vyšší přesností, se hodnoty G získané různými metodami a v různých laboratořích dlouhodobě rozcházejí.
Autoři proto výsledek popisují jako první replikaci vysoce přesného měření BIPM, nikoli jako definitivní určení hodnoty G. Zůstává otevřené, zda rozdíl vzniká dosud nepoznanými vlivy v přístroji nebo v postupu měření. Teprve další nezávislé experimenty mohou ukázat, zda se jednotlivé výsledky postupně přiblíží, nebo zda bude nutné hledat hlubší vysvětlení přetrvávajícího rozporu.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.