Fizicienii au încercat în zece ani să măsoare constanta gravitațională — și din nou nu au ajuns la o valoare unică a „G” mare.

Rezultatul nou al măsurării constantei gravitaționale de la NIST

*Fizicienii din Institutul Național pentru Standarde și Tehnologii (NIST) din SUA au finalizat un experiment decennial de măsurare a constantei gravitaționale G. Valoarea obținută diferă atât de rezultatul francez anterior, cât și de valoarea de referință internațională, dar s-a identificat în același timp un fenomen neobservat anterior care ar putea explica diferențele dintre diverse măsurători.*

Ce este „G mare”?

Constanta gravitațională G descrie forța de atracție între două mase. Este una dintre constantele fundamentale ale fizicii, dar valoarea sa exactă rămâne subiectul discuțiilor de peste 200 de ani. Gravitația este cea mai slabă dintre cele patru interacțiuni fundamentale, motiv pentru care măsurarea ei cu precizie în laborator este extrem de dificilă.

Până în prezent există 16 valori experimentale ale G obținute de diferite grupuri de cercetători. Cum a menționat fizicianul NIST Stephan Schlamminger din publicația *Refractor*, „datele sunt foarte dispersate, iar incertitudinea este de aproximativ 10⁻⁶ fracțiuni”.

De ce a fost ales experimentul francez?

În loc să efectueze o nouă măsurare, echipa lui Schlamminger a decis să reprodusă experimentele din 2014 realizate la Biroul Internațional pentru Măsuri și Greutăți (BIPM) în Franța. Acest experiment a dat una dintre cele mai deviante valori ale G, iar repetarea sa ar fi putut dezvălui erori sistematice ascunse.

* Instalația a fost transportată peste Atlantic la laboratorul NIST din Gaithersburg, Maryland.
* Lucrările au început în 2016 și au durat zece ani.

Rezultat

Valoarea obținută:

\[ G = (6.67387 \pm 0.00038) \times 10^{-11}\; \text{m}^3\,\text{kg}^{-1}\,\text{s}^{-2} \]

Această cifră este cu 0,0235 % mai mică decât rezultatul francez inițial. În contextul altor constante fundamentale măsurate cu precizie de zeci de zecimale, această diferență rămâne semnificativă.

Sursele erorii descoperite

Descoperirea majoră este efectul aerului rezidual. În timpul funcționării instalației, camera este evacuată pentru a crea un vid, dar nu se poate elimina complet aerul. „Întotdeauna rămâne o cantitate mică de aer – aceasta este presiunea reziduală” explică Schlamminger. Acest mediu gazos rămas exercită o forță slabă asupra sistemului, pe care experimentele anterioare nu au luat-o în calcul.

Acest factor ar putea fi cheia pentru a înțelege cauzele neconcordanței rezultatelor măsurării G la nivel mondial.

Ce urmează?

Schlamminger încă nu este pregătit să aplice această descoperire la toate celelalte experimente. „Trebuie analizat fiecare experiment separat și înțeles exact ce s-a făcut în el” spune el. Noua valoare este puțin mai mică decât cea recomandată de CODATA (2018), dar cauza exactă a diferenței încă nu poate fi determinată.

„Până acum considerăm că aceasta ar putea fi legată de o serie de efecte, însă nu știm în mod concret care dintre ele influențează rezultatele” concluzionează cercetătorul.