Страница 1 из 2
Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 25.08.2010, 23:10
UncleAndy
От меня: Очень интересно. Не знал что в таком простом вопросе есть проблемы.
http://igorivanov.blogspot.com/2010/08/ ... stant.html
Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Гравитационная постоянная, та самая G, которая входит в закон всемирного тяготения, до сих пор измерена на удивление плохо. Если другие фундаментальные физические константы известны с точностью 10−7-10−8, то у G неопределенность составляет аж 10−4, т.е. одну десятитысячную (а в 1998 году вообще одно время точность решили «ухудшить» до одной тысячной!). Я про эту историю писал как-то в новости Гравитационная постоянная измерена новыми методами.
Так вот, сейчас прочитал в Nature News заметку про то, как ситуация изменилась за прошедшие три года. Оказывается, она не только не улучшилась, но даже еще более усугубилась. Несмотря на то, что точность отдельных экспериментов улучшается, общая ситуация запутывается еще больше. Очень неловкая ситуация в метрологии.
Вообще, есть несколько групп, которые пытаются измерить G разными способами. Атомно-интерферометрические методы, конечно, очень перспективны, но что-то прогресс в них пока медленный. В результате гравитационную постоянную измеряют пока старым механическими способом, по притяжению двух макроскопических грузиков, только методы для измерения отклонения используют разные. Таких измерений за последние годы было сделано несколько. В каждом из них точность неплохая, порядка 10−5. Беда только в том, что эти такие аккуратные измерения страшно расходятся друг с другом.
Вот картинка с некоторыми результатами измерения G, которую я стащил с тематической странички Стефана Шламмингера. Зеленая точка с усами — это «официально рекомендованное» значение G. Обратите внимание на три самые верхние красные точки. Это результаты самых последних измерений: Parks, Faller (2010), Luo et al. (2009) (у них есть и более свежее измерение, которое отличается несильно) и измерение калифорнийской группы, которое опубликовано, похоже, только в диссертации одного из ее членов. Видно, что эти три точки отстоят друг от друга на десяток стандартных отклонений. При этом, каждая группа пишет, что она несколько лет(!) перепроверяла всё на свете, что только могла предположить. Ясно, что у каких-то двух (либо у всех трех) экспериментов есть неучтенные источники погрешностей или просто ошибки экспермента, но у каких именно, непонятно.
Интересно, как CODATA собирается усреднять эти данные для своего следующего «сборника констант» в 2011 году. Не исключено, что они будут вынуждены будут взять средее и еще больше увеличить погрешность по сравнению с текущим значением.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 25.08.2010, 23:28
Obi-Wan Kenobi
А может, гравитационная постояная совсем не постоянная?

На графике выше синусоида прослеживается...
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 12:13
Алех Спутник
ГП из года в год уменьшается на констату - тут я плакал

)
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 12:44
Мотылек
Раз до сих пор не могут установить такую высокую точность этой величины, то вероятно такая точность и не требуется
А может можно ее установить не экспериментально? Скажем взять какие ни будь уравнения где G связана с другими константами которые известны более точно, и чисто математически высчитать искомую величину.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 12:47
Лекс Айрин
Мотылек писал(а):Раз до сих пор не могут установить такую высокую точность этой величины, то вероятно такая точность и не требуется
Если бы не была нужна, было бы проще.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 15:13
r_sur
Почему-то не смог найти в Интернете формулу связывающую математическое число PI и гравитационную константу. Вычисляется через спутники планеты.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 18:28
tktyf
Obi-Wan Kenobi писал(а):А может, гравитационная постояная совсем не постоянная?
Вот и я думаю, как может быть постоянным что то в нашей расширяющейся вселенной?

Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 18:29
Zatvornik
r_sur писал(а):Почему-то не смог найти в Интернете формулу связывающую математическое число PI и гравитационную константу. Вычисляется через спутники планеты.
Интересно, зачем тогда физики занимаются ее измерением?... Из спортивного интереса?
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 18:30
Лекс Айрин
tktyf писал(а):как может быть постоянным что то в нашей расширяющейся вселенной?

А число пи?

Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 26.08.2010, 20:17
Н. Светлов
Неприкаянный писал(а):А число пи?
А чему оно равно в геометрии Лобачевского?

Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 09:42
Лекс Айрин
Н. Светлов писал(а):А чему оно равно в геометрии Лобачевского?

Уел.

Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 10:58
Нгаан
Obi-Wan Kenobi писал(а):А может, гравитационная постояная совсем не постоянная?
Насколько известно нам, жителям демучего леса, эта постоянная сильно зависит от того места на Земле, где вы её измеряете - просто потому, что плотность коры и ядра планеты не равномерна. Измерители наверняка об этом знают, а вот автор статьи мог и забыть.
В общем,
Юру нужно звать.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 21:55
Zatvornik
Нгаан писал(а):Obi-Wan Kenobi писал(а):А может, гравитационная постояная совсем не постоянная?
Насколько известно нам, жителям демучего леса, эта постоянная сильно зависит от того места на Земле, где вы её измеряете - просто потому, что плотность коры и ядра планеты не равномерна. Измерители наверняка об этом знают, а вот автор статьи мог и забыть.
В общем,
Юру нужно звать.
Причем тут плотность коры и ядра? Гравитационную постоянную находят, измеряя силу притяжения между двумя эталонными массами... Сила гравитационного притяжения двух эталонных килограммов, расположенных на расстоянии одного метра, численно равна гравитационной постоянной, и всё. Вся сложнсть именно в измерении таких мизерных сил.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 22:32
Нгаан
Zatvornik писал(а):Гравитационную постоянную находят, измеряя силу притяжения между двумя эталонными массами..
Ой!

А как же они всё это "экранируют" от гравитационного поля Земли? Или они это делают не на Земле, а в глубоком-глубоком космосе?
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 22:46
Pinhead
Нгаан, право слово, Вы бы хоть книжку какую почитали.

Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 22:55
UncleAndy
Не, а ведь правда - я что-то не подумал об этом. Ведь гравитационное поле земли не плоское, а радиальное. Соответственно даже на две невесомых частицы (те-же фотоны) будет действовать дополнительная сила направленная от одной к другой. Что-то типа приливных сил. А вот они уже отлично будут зависеть от положение на Земле. И, в принципе, учитывая что для измерения используются небольшие массы, вполне возможно что данная поправка будет в границах точности измерения.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 27.08.2010, 23:59
Zatvornik
UncleAndy писал(а):Не, а ведь правда - я что-то не подумал об этом. Ведь гравитационное поле земли не плоское, а радиальное. Соответственно даже на две невесомых частицы (те-же фотоны) будет действовать дополнительная сила направленная от одной к другой. Что-то типа приливных сил. А вот они уже отлично будут зависеть от положение на Земле. И, в принципе, учитывая что для измерения используются небольшие массы, вполне возможно что данная поправка будет в границах точности измерения.
Не знаю, какова методика новейших измерений грав.постоянной, но лет 35 назад это былы крутильные весы. Взаимодействие масс приводит к повороту системы вокруг верикальной оси (нити подвеса) на мизерный угол, который измеряют оптическими посредствами. А затем, убрав "притягивающую" массу, добиваются поворота весов на тот же угол с помощью регулируемой силы, величина которой известна (электромагнитной природы - сила Ампера). Сложность этих экспериментов втом, что на систему могут совершать воздействие силы негравитационной природы - акустические, сейсмические например. Из-за этого, показания "угломера" всегда "дрожат" в большей или меньшей степени, несмотря на вакуумирование, термостатирование, изоляцию от внешних механических воздействий
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 28.08.2010, 01:41
r_sur
r_sur писал(а):Почему-то не смог найти в Интернете формулу связывающую математическое число PI и гравитационную константу. Вычисляется через спутники планеты.
Вы знаете, я позволю вашему уважаемому вниманию откомментировать эту мою цитату в следующую схему.
К сожалению, математик из меня -- никакой.
В космосе крутятся два абсолютно одинаковых спутника связанные идеальной веревкой, у них твердо устаканились скорость и орбитальный диаметр. Насколько я понимаю, центробежная сила не включает в себя никакие дополнительные константы.
(хотя, это большой вопрос)
1. Заменим веревку притяжением Земли.
2. В расчетах второй спутник сменим псевдоспутником, или
ИМ самим же.
Помним, что скорость и расстояния должны бы быть устаканившимися. Но, вместо веревки теперь - гравитация с ее константой.
В итоге, на мой взгляд, гравитационную константу будет характеризовать дельта измениения радиуса вращения спутника. То есть, гравитационная постянная будет измерена в каких-то хитрых процентах к метрам радиуса.
Может, я ошибся.
Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 28.08.2010, 09:58
Нгаан
Pinhead писал(а):Нгаан, право слово, Вы бы хоть книжку какую почитали.
Достопочтенный Пинхед, я, конечно, понимаю, что вы придерживаетесь мнения, что думать вредно, но я же с вами по этому вопросу всегда был не согласен - думать нужно учиться самому.
UncleAndy писал(а):Ведь гравитационное поле земли не плоское, а радиальное.
Так хуже того, оно ещё и переменное во времени, как мне кажется.

Re: Неловкая ситуация с гравитационной постоянной
Добавлено: 28.08.2010, 11:46
UncleAndy
r_sur писал(а):r_sur писал(а):В итоге, на мой взгляд, гравитационную константу будет характеризовать дельта измениения радиуса вращения спутника. То есть, гравитационная постянная будет измерена в каких-то хитрых процентах к метрам радиуса.
Может, я ошибся.
Проблема в том, что для того что-бы подобрать нужные массы спутников для конкретных параметров нужно
уже знать величину гравитационной постоянной.
