Physiker haben die erste genaueste und genaueste Messung der Newtonschen Gravitationskonstanten G . durchgeführt
Die Gravitation Die mit dem Buchstaben G bezeichnete Konstante erscheint im Universalgesetz von Sir Isaac Newton Gravitation was besagt, dass zwei beliebige Objekte a ausüben Schwerkraft Anziehungskraft aufeinander. Der Wert von Newton Gravitationskonstante G (auch universelle Gravitationskonstante genannt) wird verwendet, um die anziehende Gravitationskraft zwischen zwei Objekten zu messen. Es ist ein gutes Beispiel für eine klassische, aber anhaltende Herausforderung in der Physik, da auch nach fast drei Jahrhunderten immer noch nicht ganz klar ist, wie der Wert von G – einer der grundlegendsten Konstanten der Natur – mit gleichbleibender Genauigkeit präzise gemessen werden kann. Der Wert von G wird bestimmt, indem der Abstand und die Masse zweier Objekte relativ zu ihrer Anziehungskraft gemessen werden. Dies ist ein äußerst kleiner Zahlenwert, da die Anziehungskraft nur für Objekte mit großer Masse von Bedeutung ist. Der schwierigste Aspekt ist, dass die Schwerkraft im Vergleich zu anderen fundamentalen Kräften wie Elektromagnetismus, schwacher und starker Anziehung eine viel schwächere Kraft ist und daher G extrem schwer zu messen ist. Außerdem hat die Schwerkraft keine bekannte Beziehung zu anderen Grundkräften, sodass eine indirekte Berechnung ihres Wertes mit anderen Konstanten (die genauer berechnet werden können) nicht möglich ist. Die Schwerkraft ist die einzige Wechselwirkung in der Natur, die nicht durch die Quantentheorie beschrieben werden kann.
Ein genauer Wert von G
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Natur, Wissenschaftler aus China haben die besten Ergebnisse für den Wert von G erzielt. Viele Jahre vor dieser Studie lag der bereits vorhandene Wert von G bei 6.673889 × 10-11 m3 kg-1 s-2 (Einheiten: Kubikmeter pro Kilogramm pro zweites Quadrat). In der aktuellen Studie verwendeten die Forscher die Winkelbeschleunigungs-Feedback-Methode und auch die Time-of-Swing-Methode, um einen genauen und korrekten Wert zu konstruieren. Die Ergebnisse waren 6.674184 x 10-11 m3 kg-1 s-2 und 6.674484 x 10-11 m3 kg-1 s-2 und diese Ergebnisse zeigen eine kleine Standardabweichung, die jemals im Vergleich zu den Werten von G in früheren Studien berichtet wurde. Die Standardabweichung wird verwendet, um das Ausmaß der Variation in einem Datensatz zu messen. Eine kleinere Standardabweichung bedeutet also, dass die Daten eng am Mittelwert verteilt sind, was bedeutet, dass die Daten nicht viel „Abweichung“ aufweisen, dh sich nicht stark ändern.
Die Unsicherheit um den Wert von G
Forscher haben erklärt, dass ihre Ergebnisse auch „unentdeckte systematische Fehler“ in verschiedenen bestehenden Methoden veranschaulichen. Sie weisen darauf hin, dass von allen existierenden Methoden die Interferometrie am meisten bevorzugt wird – eine Methode zur Interferenz mit Atomwellen – und diese Methode sollte für zukünftige Verbesserungen im Fokus stehen. Neue Ansätze, wie sie in dieser Studie gezeigt werden, müssen übernommen werden, um die Mystik des Wertes von G und seiner Bedeutung in weiten Bereichen der Naturwissenschaften vollständig zu verstehen. Der Wert von G selbst ist hier möglicherweise nicht das Problem, sondern die Unsicherheit, die seinen Wert umgibt. Dies zeigt in gewisser Weise unsere Unfähigkeit, schwache Kräfte wie die Schwerkraft zu messen, und unser mangelndes theoretisches Verständnis der Schwerkraft.
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Quelle (n)
Qing L et al 2018. Messungen der Gravitationskonstante mit zwei unabhängigen Methoden. Natur. 560.DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
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