NIST tim predvođen Stephanom Schlammingerom objavio je novu meru Velikog G: 6,67387×10^-11 m^3/kg/s^2. Rezultat, izmeren u eksperimentu koji je počeo 2016., za 0,0235 % odstupa od eksperimenata koje je tim reprodukovao i nije u potpunosti usklađen sa CODATA preporukom (22 ppm). Istraživači veruju da su najverovatniji uzroci vrlo suptilni eksperimentalni efekti, a ne nova fizika; rad je objavljen 16. aprila u Metrologia.
Novi eksperiment produbljuje misteriju Velikog G: NIST tim izmerio 6,67387×10^-11, ali neslaganja ostaju
Scientists Stephan Schlamminger (left) and Vincent Lee examine the torsion balance they used to measure the gravitational constant, Big G. - R. Eskalis/NIST
Naučnici iz Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) objavili su rezultate desetogodišnjeg projekta koji je imao za cilj da precizno izmeri Njutnovu gravitacionu konstantu, poznatu kao Veliki G. Iako je merenje bilo izuzetno pažljivo izvedeno, dobijeni rezultat ne uklapa se u niz prethodnih vrednosti i dodatno produbljuje dugogodišnju nesigurnost oko ove fundamentalne konstante.
Šta je izmereno i kada
Tim predvođen Stephanom Schlammingerom, čije je merenje započelo 2016. godine, objavio je vrednost G = 6,67387×10^-11 m^3/kg/s^2. Rezultati su otkriveni nakon što je u julu 2024. otvorena „zaslepljujuća“ koverta sa slučajnim pomakom koji je kolega dodao da bi se izbegla pristrasnost. Naučni rad je objavljen 16. aprila u časopisu Metrologia.
Schlamminger says he hopes young researchers will not be discouraged from taking up the quest to find Big G. - James R. Love
Zašto rezultat izaziva zabrinutost
Dobijena vrednost je za oko 0,0235 % niža od eksperimenta koji su nastojali da reprodukuju i nije u potpunosti u skladu sa preporukom CODATA, koja trenutno navodi vrednost sa mernom nesigurnošću od 22 ppm (delova na milion). U svetu gde su druge fundamentalne konstante poznate na šest i više značajnih cifara, takva raspršenost rezultata smatra se problematičnom za metrologe.
Zašto je merenje Velikog G toliko teško?
Eksperti ističu tri glavna razloga: gravitacija je ekstremno slaba u poređenju sa drugim fundamentalnim silama; u laboratorijskim uslovima mase moraju biti relativno male, pa i generisane sile postaju vrlo slabe; i konačno, svako telo oko eksperimenta doprinosi gravitacionoj sili, pa je teško izolovati i precizno modelovati samo željeni doprinos.
An animated diagram of the equipment the National Institute of Standards and Technology used to measure the strength of gravity. - S. Kelley/NIST
Kako je eksperiment izveden
Tim je koristio torzionu bilancu — izuzetno osetljiv instrument koji detektuje sitna uvijanja tanke niti pod uticajem gravitacionih sila između masa u vakuumu. Godinama su kalibrisali opremu i kontrolisali faktore kao što su temperatura, pritisak i drugi potencijalni izvori sistematske greške. Da bi se smanjila pristrasnost, merenja su bila „zaslepljena“ dodatnim slučajnim pomakom koji je bio poznat samo jednoj osobi van tima.
Moguća objašnjenja neslaganja
Voditelji studije i nezavisni stručnjaci, uključujući Ian Robinsona i Christiana Rothleitnera, smatraju da je veoma malo verovatno da razlike potiču od neke nepoznate fundamentalne fizike. Verovatnije objašnjenje su neotkriveni, suptilni eksperimentalni efekti, konstrukcija opreme ili ljudska greška. Schlamminger je naglasio da i pored razočaranja, rad nije bio uzaludan: precizna metrologija otkriva skrivene uticaje i unapređuje metode.
Šta dalje?
Autori pozivaju na dalja, nezavisna merenja i unapređenje inženjerskih rešenja kako bi se smanjile moguće sistematske greške. Iako nijedno pojedinačno merenje još nije razrešilo raspršenost vrednosti, napredak u razumevanju i kontroli veoma malih efekata može dovesti do pouzdanijeg konsenzusa u budućnosti.
„Precizna metrologija nije samo konvergencija ka broju, već rigorozno izlaganje nepoznatih efekata,“ zaključuju autori.
Konkretnosti: Eksperiment je počeo 2016., koverta sa zaslepljujućim pomakom otvorena je u julu 2024., a rad je objavljen 16. aprila u Metrologia. Vrednost: 6,67387×10^-11 m^3/kg/s^2, razlika od 0,0235 % u odnosu na reprodukovani eksperiment; CODATA preporuka ima nesigurnost 22 ppm.
Pomozite nam da budemo bolji.
