В чем измеряется гравитационное постоянное

Гравитационная постоянная

Гравитационная постоянная G лежит в основе закона всемирного тяготения.

Коэффициент пропорциональности G в этом уравнении называется гравитационной постоянной. Численно она равна модулю силы тяготения, действующей на точечное тело единичной массы со стороны другого такого же тела, находящегося от него на единичном расстоянии.

В единицах Международной системы единиц (СИ) рекомендованное Комитетом данных для науки и техники (CODATA ) на 2008 год значение было

G = 6,67428(67)·10 −11 м 3 ·с −2 ·кг −1. или Н·м²·кг −2.

в 2010 году значение было исправлено на:

G = 6,67384(80)·10 −11 м 3 ·с −2 ·кг −1. или Н·м²·кг −2.

В 2014 году значение гравитационной постоянной, рекомендованное CODATA, стало равным [3] :

G = 6,67408(31)·10 −11 м 3 ·с −2 ·кг −1. или Н·м²·кг −2.

В октябре 2010 в журнале Physical Review Letters появилась статья [4]. предлагающая уточнённое значение 6,67234(14), что на три стандартных отклонения меньше величины G. рекомендованной в 2008 г. Комитетом данных для науки и техники (CODATA ), но соответствует более раннему значению CODATA, представленному в 1986 г. Пересмотр величины G. произошедший в период с 1986 г. по 2008 г. был вызван исследованиями неупругости нитей подвесок в крутильных весах [5]. Гравитационная постоянная является основой для перевода других физических и астрономических величин, таких, например, как массы планет во Вселенной, включая Землю, а также других космических тел, в традиционные единицы измерения, например, килограммы. При этом из-за слабости гравитационного взаимодействия и результирующей малой точности измерений гравитационной постоянной отношения масс космических тел обычно известны намного точнее, чем индивидуальные массы в килограммах.

История измерения

Гравитационная постоянная фигурирует в современной записи закона всемирного тяготения. однако отсутствовала в явном виде у Ньютона и в работах других ученых вплоть до начала XIX века. Гравитационная постоянная в нынешнем виде впервые была введена в закон всемирного тяготения, по-видимому, только после перехода к единой метрической системе мер. Возможно впервые это было сделано французским физиком Пуассоном в «Трактате по механике» (1809), по крайней мере никаких более ранних работ, в которых фигурировала бы гравитационная постоянная, историками не выявлено. В 1798 году Генри Кавендиш поставил эксперимент с целью определения средней плотности Земли с помощью крутильных весов. изобретённых Джоном Мичеллом (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш сравнивал маятниковые колебания пробного тела под действием тяготения шаров известной массы и под действием тяготения Земли. Численное значение гравитационной постоянной было вычислено позже на основе значения средней плотности Земли. Точность измеренного значения G со времён Кавендиша увеличилась, но и его результат [6] был уже достаточно близок к современному.

Последнее значение гравитационной постоянной было получено группой ученых в 2013, работавших под эгидой Международного Бюро Мер и Весов, и оно составляет см 3 г -1 c -2 (точность 27 ppm) [8]. В будущем, если опытным путём будет установлено более точное значение гравитационной постоянной, то оно может быть пересмотрено. [9] [10]

Значение этой постоянной известно гораздо менее точно, чем у всех других фундаментальных физических постоянных, и результаты экспериментов по его уточнению продолжают различаться [11]. В то же время известно, что проблемы не связаны с изменением самой постоянной от места к месту и во времени — неизменность гравитационной постоянной проверена с точностью до , но вызваны экспериментальными трудностями измерения малых сил с учётом большого числа внешних факторов [11] .

По астрономическим данным постоянная G практически не изменялась за последние сотни миллионов лет, ее относительное изменение не превышает 10 −11  — 10 −12 в год. [12] [13] [14]

Измерение с помощью атомной интерферометрии

В июне 2014 года в журнале Nature появилась статья итальянских и нидерландских физиков, где были представлены новые результаты измерения G. сделанные при помощи атомных интерферометров [15]. По их результатам

G = 6.67191(99) × 10 −11 м 3 ·с −2 ·кг −1 с погрешностью 0,015%.

Авторы указывают, что поскольку эксперимент с применением атомных интерферометров основан на принципиально других подходах, он помогает выявить некоторые систематические ошибки, не учитывающиеся в других экспериментах.



в чем измеряется гравитационное постоянное:Гравитационная постоянная Гравитационная постоянная G лежит в основе закона всемирного тяготения. Коэффициент пропорциональности G в этом уравнении называется гравитационной постоянной