После десяти лет экспериментов и проверок физик Стефан Шламмингер из Национального института стандартов и технологий США (NIST) получил новое значение гравитационной постоянной, обозначаемой большой буквой G. Результат оказался на 0,0235% ниже показателя, измеренного французской Международной службой мер и весов (BIPM) в 2007 году. Работа исследователей опубликована в журнале Metrologia, о чём сообщает ScienceDaily.
Гравитационная постоянная определяет силу притяжения между любыми двумя объектами во Вселенной. Она участвует в расчётах движения планет, формирования звёзд и галактик, однако известна значительно менее точно, чем константы, связанные с электромагнитным и ядерными взаимодействиями. Учёные пытаются измерить её более 225 лет, но современные эксперименты по-прежнему дают результаты, различающиеся примерно на одну десятитысячную.
Чтобы исключить влияние ожиданий исследователя, Шламмингер попросил коллегу Патрика Эбботта скрыть часть данных. Эбботт вычел из измеренных значений масс секретное число, а поправку поместил в запечатанный конверт. Шламмингер должен был обработать результаты, не зная настоящего значения G, и открыть конверт только после завершения анализа.
Первоначально раскрытие планировали в 2022 году, но команда обнаружила, что недостаточно учла влияние давления воздуха. Окончательные результаты Шламмингер представил 11 июля 2024 года на конференции по точным электромагнитным измерениям в городе Аврора, штат Колорадо. Скрытая поправка оказалась большой и отрицательной, однако после её внесения данные NIST всё равно не совпали с французским измерением.
Итоговое значение составило 6,67387 × 10-11 м3/(кг·с2). Для проверки исследователи использовали медные и сапфировые массы и получили практически одинаковый результат, исключив влияние материала. В установке применялись восемь цилиндров: четыре внешних вращались на карусели, а четыре внутренних находились на диске, подвешенном на тонкой медно-бериллиевой ленте; гравитационное воздействие вызывало её закручивание.
Методика восходит к опыту Генри Кавендиша 1798 года с крутильными весами. Современные исследователи также уравновешивали гравитационный момент электростатической силой, регулируя напряжение на электродах, что позволяло получить независимую оценку постоянной. Большая G отличается от малой g: последняя обозначает ускорение свободного падения и меняется в зависимости от небесного тела, тогда как G считается универсальной константой. «Каждое измерение важно, потому что истина имеет значение», — сказал Шламмингер, добавив: «Мы должны продолжать».