Οι φυσικοί κατά τη διάρκεια δέκα ετών προσπάθησαν να μετρήσουν την ασταθή σταθερά της βαρύτητας — και ξανά δεν έφτασαν σε μια ενιαία τιμή του «μεγάλου G».

Νέος Αποτέλεσμα Μέτρησης της Γравιτιστικής Σταθεράς από το NIST

*Οι φυσικοί του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στις ΗΠΑ ολοκλήρωσαν μια δεκαετία εμπειρίας για τη μέτρηση της γравιτιστικής σταθεράς G. Η προκύπτουσα τιμή διαφέρει τόσο από το προηγούμενο αμερικανικό αποτέλεσμα όσο και από την διεθνή αναφορά, αλλά αποκαλύπτεται ένα προηγουμένως αγνοημένο φαινόμενο που μπορεί να εξηγήσει τις αποκλίσεις μεταξύ διαφορετικών μετρήσεων.*

Τι είναι η «μεγάλη G»;
Η γравιτιστική σταθερά G περιγράφει τη δύναμη έλξης ανάμεσα σε δύο μάζες. Είναι μία από τις θεμελιώδεις σταθερές της φυσικής, αλλά η ακριβής τιμή παραμένει αντικείμενο συζητήσεων για πάνω από 200 χρόνια. Η γравιτιστική είναι η πιο ασθενής από τα τέσσερα βασικά δυνάμεις, επομένως η μέτρησή της με υψηλή ακρίβεια σε εργαστήριο είναι εξαιρετικά δύσκολη.

Μέχρι σήμερα υπάρχουν 16 πειραματικές τιμές G που έχουν λήξει από διάφορες ομάδες επιστημόνων. Όπως ανέφερε ο φυσικός του NIST Στέφανος Σλάμμεγκερ (Stephan Schlamminger) της έκδοσης *Refractor*, «τα δεδομένα είναι πολύ διασκορπισμένα, και το σφάλμα ανέρχεται σε περίπου 10⁻⁶ μερίδια».

Γιατί επιλέχθηκε η γαλλική εμπειρία;
Αντί να διεξάγει μια νέα μέτρηση, η ομάδα του Σλάμμεγκερ αποφάσισε να αναπαράξει την πειραματική διαδικασία του 2014 που πραγματοποιήθηκε στο Διεθνές Γραφείο Μετρικών (BIPM) στη Γαλλία. Αυτό το πείραμα έδωσε μία από τις πιο αποκλίσεις τιμές G, επομένως η επανάληψή του θα μπορούσε να αποκαλύψει κρυμμένα συστηματικά σφάλματα.

* Η εγκατάσταση μεταφέρθηκε μέσω της Ατλαντικής στη εργαστηριακή μονάδα του NIST στο Γέιτερσμπεργκ, Μαριλάνδης.

* Το έργο ξεκίνησε το 2016 και διαρκούσε δέκα χρόνια.

Αποτέλεσμα
Η προκύπτουσα τιμή:

\[

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

\]

Αυτή η αριθμητική είναι κατά 0,0235 % χαμηλότερη από το αρχικό γαλλικό αποτέλεσμα. Στο πλαίσιο άλλων θεμελιωδών σταθερών που μετρήθηκαν με ακρίβεια σε δεκάδες ψηφία μετά την κόμμα, αυτή η διαφορά παραμένει σημαντική.

Η Ανακαλυμένη Πηγή Σφάλματος
Η κύρια ανακάλυψη είναι ο εφέτος της υπολειπόμενης αερίου. Κατά τη λειτουργία της εγκατάστασης, η κάμερα αποσπώνται, δημιουργώντας κενό, αλλά δεν μπορεί να αφαιρεθεί πλήρως το αέριο. «Πάντα παραμένει μια μικρή ποσότητα αερίου – αυτό είναι ο λεγόμενος υπολειπόμενος πίεση», εξηγεί ο Σλάμμεγκερ. Αυτό το υπόλοιπο αέρια περιβάλλον ασκεί μια ελαφρά δύναμη στο σύστημα, που οι προηγούμενες πειραματικές προσπάθειες δεν έγκριζαν.

Αυτός ο παράγοντας μπορεί να είναι το κλειδί για την κατανόηση των αιτιών της αταξίας των αποτελεσμάτων μέτρησης G σε όλο τον κόσμο.

Τι επόμενο;
Ο Σλάμμεγκερ δεν είναι ακόμη έτοιμος να εφαρμόσει αυτήν την ανακάλυψη σε όλα τα άλλα πειράματα. «Πρέπει να εξετάσουμε κάθε εμπειρία ξεχωριστά και να καταλάβουμε τι ακριβώς έγινε», λέει. Η νέα τιμή είναι λίγο χαμηλότερη από το προτεινόμενο CODATA (2018 ε), αλλά η ακριβής αιτία της διαφοράς δεν μπορεί ακόμη να προσδιοριστεί.

«Προς το παρόν θεωρούμε ότι αυτό μπορεί να σχετίζεται με μια σειρά εφέ, ωστόσο συγκεκριμένα ποια από αυτά επηρεάζουν τα αποτελέσματα, δεν έχει εξακριβωθεί», συνοψίζει ο επιστήμονας.