De zwaartekrachtconstante, aangeduid als G, wordt gebruikt om de sterkte van de zwaartekracht te bepalen. Door de eeuwen heen hebben wetenschappers talloze experimenten uitgevoerd om de waarde van G te bepalen. De wetenschappelijke gemeenschap is echter niet tevreden met het huidige cijfer. Het is nog steeds minder nauwkeurig dan de waarden van alle andere fundamentele natuurlijke constanten, bijvoorbeeld de lichtsnelheid in een vacuüm.
De oplossing omvat het meten van de zwaartekrachtconstante met zoveel mogelijk verschillende methoden. Wetenschappers bij ETH Zurich voerde een nieuw experiment uit om de zwaartekrachtconstante opnieuw te bepalen.
Ze zetten hun meetapparatuur op in wat vroeger fort Furggels was, gelegen nabij Pfäfers boven Bad Ragaz, Zwitserland. De experimentele opstelling bestaat uit twee balken opgehangen in vacuümkamers.
Wetenschappers hebben de eerste straal laten trillen. De zwaartekrachtkoppeling zorgde ervoor dat de tweede bundel minimale beweging vertoonde. Vervolgens gebruikten ze laserapparaten om de beweging van de twee stralen te meten.
Door dit dynamische effect te meten, konden wetenschappers de omvang van de constante zwaartekracht.
Wetenschappers vonden die waarde 2.2 procent hoger dan de huidige officiële waarde die wordt gegeven door de Committee on Data for Science and Technology. Wel is er veel onzekerheid over de nieuwwaarde.
Jürg Dual, een professor in de afdeling Mechanische en Procestechniek aan de ETH Zürich, zei, “Om een betrouwbare waarde te krijgen, moeten we deze onzekerheid nog aanzienlijk verkleinen. We zijn al bezig met metingen met een licht aangepaste experimentele opstelling, zodat we de constante G met nog grotere precisie kunnen bepalen. De eerste resultaten zijn beschikbaar, maar zijn nog niet gepubliceerd. Toch zijn we op de goede weg.”
Het voordeel van de nieuwe methode is dat deze dynamisch meet zwaartekracht via de bewegende balken.
Naast de wetenschappers van de groep van Dual en een hoogleraar statistiek, was bij het project ook infrastructuurpersoneel betrokken, zoals cleanroomspecialisten, elektrotechnici en een monteur.
Dubbel zegt, "Dit experiment had niet tot stand kunnen komen zonder jarenlange teaminspanning."
Journal Reference:
- Jürg Dual, Dynamische meting van zwaartekrachtkoppeling tussen resonerende bundels in het hertz-regime, Natuurfysica (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01642-8
