Гравітаційну сталу G уточнили: що це означає для науки й освіти

Гравітаційна стала G — це число, яке визначає силу притягання між будь-якими тілами у Всесвіті. Вона утримує планети на орбітах і формує великомасштабну структуру космосу. Попри те, що гравітацію ми відчуваємо щодня, виміряти її фундаментальну величину точно досі не вдавалося: для електромагнетизму чи ядерних взаємодій точність значно вища.

Причина в тому, що гравітація надзвичайно слабка. Магніт розміром із головку шпильки може подолати притягання всієї Землі. У лабораторії ж маси об'єктів мізерні порівняно з планетами, тому вимірювання G дають розбіжності, які століттями не вдається усунути повністю.

Фізик Національного інституту стандартів і технологій (NIST) Стефан Шламмінгер присвятив вимірюванню G більшу частину минулого десятиліття. Щоб уникнути суб'єктивності під час аналізу, він попросив колегу Патріка Еббота замаскувати експеримент секретним числом, розрахованим на основі вимірювань мас. Дослідник аналізував дані, не знаючи остаточного результату, аж поки на щорічній конференції в Аврорі (штат Колорадо) не розкрив запечатаний конверт.

Отримане значення G становить 6,67387×10⁻¹¹ м³/(кг·с²). Це на 0,0235% менше за результат французького експерименту BIPM 2007 року. У роботі використовували крутильні терези — прилад, що розвиває принцип експерименту Генрі Кавендіша 1798 року: вимірюється ступінь скручування тонкого металевого волокна під дією гравітаційного притягання мас. Сучасні технології, перевірки із сапфіровими та мідними вантажами й додаткові електростатичні тести не усувають розбіжності повністю.

Що це означає практично? Для школярів і студентів — насамперед те, що класичні досліди Кавендіша залишаються актуальною основою лабораторної фізики, а сучасна наука працює над уточненням навіть тих величин, які здаються давно відомими. Для майбутніх дослідників це приклад того, як організувати експеримент без упереджень: метод «сліпого» аналізу, коли результат приховують від самого експериментатора, дедалі частіше застосовують у різних галузях.

Сам Шламмінгер наголошує: кожне точне вимірювання допомагає впорядкувати наші уявлення про Всесвіт, проте G залишається однією з найскладніших для визначення величин у фізиці. Тож остаточної відповіді годі чекати й надалі — а це означає, що попереду в науки ще багато роботи, і саме в ній зможуть узяти участь нинішні студенти.