خطا در مقدار ثابت گرانش نیوتن | Big Bang

دانشمندان به تازگی مقدار جدیدی را برای ثابت جهانی نیوتن G گزارش داده‌اند که تفاوت فاحشی با مقدار قبلی آن دارد.

به گزارش انجمن فیزیک ایران، G ثابت گرانش نیوتن، یکی از ثابتهای بنیادینِ طبیعت است که نیروی گرانش بین دو جسم جرم‌دار را تعیین می‌کند. اگر چه این ثابت اولین بار حدود 200 سال پیش توسط نویل ماسکلاین(Nevil Maskelyne) اندازه‌گیری شد، اما تعیین ِمقدار دقیق آن همواره یکی از اهداف فیزیکدانانِ تجربی بوده است: گزارش‌های اخیر نشان می‌دهد که مقدار G بیش از 400 میلیونیوم متفاوت است، یعنی 20 برابر بزرگتر از خطای موجود در هر اندازه‌گیری است.
برای فهم بهتر این مغایرت، تری کویین (Terry Quinn) به همراه همکارانش در دفتر بین‌المللی وزن‌ها و اندازه‌گیری‌ها در فرانسه، به دنبال خطاهای سیستماتیک موجود در آزمایش، ابزار اندازه‌گیری و آزمایش را مجدد سرهم‌بندی کردند و نتایج بدست آمده را با وسیله‌ای که دوازده سال پیش برای اندازه‌گیری G استفاده شده بود مقایسه کردند.


گرانش ضعیف‌ترین نیروی شناخته شده است، و اندازه‌گیری اثرات آن بر روی اجسام در مقیاس آزمایشگاهی واقعا دشوار است. برای تعیین مقدار G، محققان از ابزاری به نام ترازوی چرخشی استفاده می‌کنند که در آن به چیدمانی از چند جرم معلق، گشتاوری ناشی از نیروهای گرانش وارد می‌شود. اگرچه، یکی از مشکلات موجود در این آزمایش تغییرات دما است، که باعث انبساط یا انقباض مولفه‌های مشخصی در ترازو می‌شود. با وجودی که انحرافات اندازه‌گیری شده بسیار کوچک هستند-درحدود یک صدم درجه-اما افت‌وخیزها می‌توانند اثر قابل‌ملاحظه‌ای بر روی نتایج داشته باشند.
در این آزمایش جدید، کویین و همکارانش از یک ترازوی چرخشی با روبانی معلق استفاده کردند که امکان اندازه‌گیری G را از دو طریق ممکن می‌سازد: با استفاده از انحراف زاویه‌ای و نیز از طریق نیروی الکتروستاتیکی لازم برای خنثی کردن اثرات نیروی گرانش. همان‌طور که در Physical Review Letters گزارش شده، مقدار جدیدِ G که توسط این محققان بدست آمده برابر با 10 -11 m3/(kg s2) 6.67545(18) X است. کویین و همکارانش علت این اختلاف زیاد در مقدار G را نمی‌دانند، اما گمان می‌کنند این اختلاف ناشی از خطاهای ناشناخته آزمایشگاهی باشد.
منبع: Physics - An Uncertain Big G
نویسنده خبر: سیده اسما حسینی