Dos mediciones extremadamente precisas de la constante gravitacionalGhan arrojado valores significativamente diferentes. Los dos experimentos fueron realizados por físicos en China y los resultados profundizan el misterio de por qué hasta ahora ha resultado imposible llegar a un consenso sobre el valor deG, que es una constante física fundamental.
de acuerdo con la ley universal de la gravitación de Newton, la fuerza gravitacional (F) que atrae dos objetos de masam1ym2separados por una distanciadviene dado porGm1m2/d2. La primera medición deGfue realizado en 1798 por Henry Cavendish, quien utilizó una balanza de torsión diseñada por John Michell para medir la constante con un 1% de incertidumbre.
Una balanza de torsión comprende una masa en forma de mancuerna suspendida de su centro por un alambre delgado. Dos grandes masas externas se colocan a cada lado de la mancuerna de tal manera quesu atracción gravitacional puede ejercer un par sobre la mancuerna, haciendo que gire. A medida que el cable se tuerce, el par gravitacional se contrarresta mediante la torsión en el cable hasta que la mancuerna se detiene. Analizando esta moción,Gse puede calcular.
Resultados retorcidos
Desde entonces, se han realizado más de 200 experimentos para medirGcon una precisión cada vez mayor. El valor aceptado hoy es una combinación de varias mediciones independientes y tiene una incertidumbre relativa de 47 partes por millón (ppm). Sin embargo, algunos experimentos individuales tienen incertidumbres mucho más pequeñas (hasta ahora, la más pequeña era de 13,7 ppm) y algunas de estas mediciones muy precisas discrepan en más de 500 ppm.
Esto ha dejado a los físicos desconcertados en cuanto a por qué no ha sido posible llegar a un consenso experimental sobre el valor deG. Ahora, ese misterio ha sido profundizado porShan-Qing YaNg,Cheng- Gang Shao,JunLuo y colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y otros institutos en China y Rusia. Realizaron dos variaciones diferentes en el experimento de equilibrio de torsión en el mismo laboratorio, solo para medir valores significativamente diferentes deG.
Uno de los experimentos utiliza la técnica de tiempo de oscilación (TOS), en la que oscila el péndulo. La frecuencia de oscilación está determinada por las posiciones de las masas externas yGse puede deducir comparando frecuencias para dos configuraciones de masa diferentes. El segundo experimento utiliza el método de retroalimentación de aceleración angular (AAF), que consiste en girar las masas externas y el péndulo en dos plataformas giratorias separadas. Un mecanismo de retroalimentación monitorea el ángulo de torsión del péndulo, que se mantiene en cero cambiando la velocidad angular de uno de los tocadiscos.Gluego se calcula a partir de la tasa de cambio requerida para poner a cero el ángulo.
De acuerdo en no estar de acuerdo
Las mediciones de Huazhong TOS y AAF deGtienen incertidumbres récord de 11,64 ppm y 11,61 ppm respectivamente. Mientras que la medición de TOS concuerda con el valor aceptado deGdentro de las incertidumbres, el resultado de AAF no lo hace. De hecho, el valor de AAF es aproximadamente 45 ppm más grande que el resultado de TOS. Además, estos últimos resultados están en desacuerdo con las mediciones anteriores realizadas por el equipo de Huazhong.
A pesar de la última mejora en la precisión, la razón (o razones) de las discrepancias entreGlas mediciones siguen siendo un misterio. La explicación más probable es que los investigadores han subestimado o pasado por alto una o más fuentes de error experimental. El equipo de Huazhong sugiere que la anelasticidad del cable podría ser la culpable. Esto podría afectar el experimento TOS porque significaría que la constante de resorte del cable podría ser diferente en las dos frecuencias de oscilación diferentes.(línea formada por alambre de resorte)
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