حقق الفيزيائيون أول قياس دقيق ودقيق لثابت الجاذبية النيوتونية G
إنّ كافة أنواع عهود الـ الجاذبية يظهر الثابت الذي يُشار إليه بالحرف G في قانون السير إسحاق نيوتن العالمي الجاذبية الأرضية والتي تنص على أن أي جسمين يمارسان أ الجاذبية قوة الجذب على بعضها البعض. قيمة نيوتن ثابت الجاذبية G (وتسمى أيضًا ثابت الجاذبية العالمية) تستخدم لقياس قوة الجاذبية الجذابة بين جسمين. إنه مثال جيد لتحدي كلاسيكي ولكنه مستمر في الفيزياء ، حتى بعد ما يقرب من ثلاثة قرون ، لا يزال من غير الواضح تمامًا كيف يمكن قياس قيمة G - أحد أهم الثوابت في الطبيعة - بدقة متسقة. يتم تحديد قيمة G عن طريق قياس المسافة والكتلة لكائنين بالنسبة إلى جاذبيتهما. إنها قيمة عددية صغيرة للغاية نظرًا لحقيقة أن قوة الجاذبية مهمة فقط للأجسام ذات الكتلة الكبيرة. يتمثل الجانب الأكثر تحديًا في أن الجاذبية قوة أضعف بكثير مقارنة بالقوى الأساسية الأخرى مثل الكهرومغناطيسية ، والجاذبية الضعيفة والقوية ، وبالتالي من الصعب للغاية قياس G. علاوة على ذلك ، ليس للجاذبية علاقة معروفة بالقوى الأساسية الأخرى ، لذا فإن حساب قيمتها بشكل غير مباشر باستخدام ثوابت أخرى (والتي يمكن حسابها بدقة أكبر) غير ممكن. الجاذبية هي التفاعل الوحيد في الطبيعة الذي لا يمكن وصفه بنظرية الكم.
قيمة دقيقة لـ G
في دراسة حديثة نشرت في الطبيعة، أنتج العلماء من الصين أقرب النتائج لقيمة G. لسنوات عديدة قبل هذه الدراسة ، كانت القيمة الموجودة مسبقًا لـ G هي 6.673889 × 10-11 م 3 كجم - 1 ث -2 (الوحدات: متر مكعب لكل كيلوغرام لكل كيلوغرام لكل التربيع الثاني). في الدراسة الحالية ، استخدم الباحثون طريقة التغذية الراجعة للتسريع الزاوي وأيضًا طريقة وقت التأرجح ليتمكنوا من الاقتراب من بناء قيمة دقيقة وصحيحة. كانت النتائج 6.674184 × 10-11 م 3 كجم -1 ث -2 و 6.674484 × 10-11 م 3 كجم -1 ث -2 وتظهر هذه النتائج انحرافًا معياريًا صغيرًا تم الإبلاغ عنه على الإطلاق عند مقارنتها بقيم G في الدراسات السابقة. يستخدم الانحراف المعياري لقياس مقدار التباين في مجموعة من البيانات. لذلك ، يعني الانحراف المعياري الأصغر أن البيانات يتم توزيعها عن كثب على القيمة المتوسطة مما يدل على عدم وجود "انحراف" كبير في البيانات ، أي أنها لا تتغير كثيرًا.
عدم اليقين حول قيمة G
ذكر الباحثون أن نتائجهم توضح أيضًا "أخطاء منهجية غير مكتشفة" في طرق مختلفة موجودة. وأشاروا إلى أنه من بين جميع الطرق الحالية ، فإن الطريقة الأكثر تفضيلاً تتضمن قياس التداخل - وهي طريقة للتدخل في الموجات الذرية - ويجب التركيز على هذه الطريقة من أجل التحسينات المستقبلية. يجب اعتماد مناهج جديدة مثل الموضحة في هذه الدراسة لفهم غموض قيمة G وأهميتها في مجالات واسعة من العلوم الفيزيائية. قد لا تكون قيمة G نفسها هي المشكلة هنا ولكن عدم اليقين الذي يحيط بقيمتها. يوضح هذا إلى حد ما عدم قدرتنا على قياس القوى الضعيفة مثل الجاذبية ونقص الفهم النظري للجاذبية.
***
المصدر (ق)
Qing L et al 2018. قياسات ثابت الجاذبية باستخدام طريقتين مستقلتين. الطبيعة. 560.DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
***
