Gravitaatiovakiota, merkitty G:llä, käytetään painovoiman voimakkuuden määrittämiseen. Vuosisatojen aikana tiedemiehet ovat tehneet lukuisia kokeita määrittääkseen G:n arvon. Tiedeyhteisö ei kuitenkaan ole tyytyväinen nykyiseen lukuun. Se on edelleen vähemmän tarkka kuin kaikkien muiden perusluonnollisten vakioiden arvot – esimerkiksi valon nopeus tyhjiössä.
Ratkaisu sisältää gravitaatiovakion mittaamisen mahdollisimman monella eri menetelmällä. Tiedemiehet klo ETH Zurich suoritti uuden kokeen gravitaatiovakion uudelleen määrittämiseksi.
He pystyttivät mittauslaitteistonsa entiseen Furggelsin linnoitukseen, joka sijaitsee lähellä Pfäfersiä Bad Ragazin yläpuolella Sveitsissä. Kokeellinen kokoonpano koostuu kahdesta palkista, jotka on ripustettu tyhjiökammioihin.
Tiedemiehet saivat ensimmäisen säteen värähtelemään. Gravitaatiokytkentä sai toisen säteen osoittamaan minimaalista liikettä. Sitten he käyttivät laserlaitteita kahden säteen liikkeen mittaamiseen.
Tämän dynaamisen vaikutuksen mittaaminen antoi tutkijoille mahdollisuuden määrittää sen suuruuden jatkuva gravitaatio.
Tutkijat havaitsivat, että arvo on 2.2 prosenttia korkeampi kuin tiede- ja teknologiakomitean antama nykyinen virallinen arvo. Uuteen arvoon liittyy kuitenkin paljon epävarmuutta.
Jürg Dual, professori ETH Zürichin mekaanisen ja prosessitekniikan osastolta, sanoi, ”Luotettavan arvon saamiseksi meidän on vielä vähennettävä tätä epävarmuutta huomattavasti. Olemme jo tekemässä mittauksia hieman muokatulla kokeellisella asetuksella, jotta voimme määrittää vakion G entistä tarkemmin. Alustavat tulokset ovat saatavilla, mutta niitä ei ole vielä julkaistu. Olemme kuitenkin oikeilla jäljillä."
Uuden menetelmän etuna on, että se mittaa dynaamisesti painovoima liikkuvien säteiden kautta.
Dualin ryhmän tutkijoiden ja tilastoprofessorin lisäksi projektissa oli mukana infrastruktuurihenkilöstöä, kuten puhdastilaasiantuntijoita, sähköinsinöörejä ja mekaanikkoa.
Dual sanoo, "Tämä kokeilu ei olisi voinut toteutua ilman vuosien tiimityötä."
Lehden viite:
- Jürg Dual, Resonoivien säteiden välisen gravitaatiokytkennän dynaaminen mittaus hertsijärjestelmässä, Luontofysiikka (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01642-8
