I fisici hanno realizzato la prima misurazione più precisa e accurata della costante gravitazionale newtoniana G
La costante gravitazionale, indicata con la lettera G, compare nella legge di gravitazione universale di Sir Isaac Newton, la quale afferma che due oggetti qualsiasi esercitano una forza gravitazionale di attrazione l'uno sull'altro. Il valore della costante gravitazionale newtoniana G (chiamata anche costante gravitazionale universale) viene utilizzato per misurare la forza gravitazionale attrattiva tra due oggetti. Rappresenta un buon esempio di una sfida classica ma persistente in fisica, poiché anche dopo quasi tre secoli non è ancora del tutto chiaro come misurare con precisione e accuratezza il valore di G, una delle costanti più fondamentali della natura. Il valore di G viene determinato misurando la distanza e la massa di due oggetti in relazione alla loro attrazione gravitazionale. Si tratta di un valore numerico estremamente piccolo, poiché la forza di attrazione gravitazionale è significativa solo per oggetti con massa elevata. L'aspetto più problematico è che la gravità è una forza molto più debole rispetto ad altre forze fondamentali come l'elettromagnetismo e le attrazioni debole e forte, e quindi G è estremamente difficile da misurare. Inoltre, la gravità non ha alcuna relazione nota con altre forze fondamentali, quindi non è possibile calcolarne il valore indirettamente utilizzando altre costanti (che possono essere calcolate con maggiore precisione). La gravità è l'unica interazione in natura che non può essere descritta dalla teoria quantistica.
Un valore accurato di G
In un recente studio pubblicato su Nature , scienziati cinesi hanno ottenuto i risultati più vicini al valore di G. Per molti anni prima di questo studio, il valore preesistente di G era pari a 6.673889 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² (Unità: metri cubi per chilogrammo al secondo quadrato). Nello studio attuale, i ricercatori hanno utilizzato il metodo di feedback dell'accelerazione angolare e anche il metodo del tempo di oscillazione per riuscire ad avvicinarsi alla costruzione di un valore preciso e corretto. I risultati sono stati 6.674184 x 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² e 6.674484 x 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² e questi risultati mostrano la deviazione standard più piccola mai riportata se confrontata con i valori di G in studi precedenti. La deviazione standard viene utilizzata per misurare la quantità di variazione in un insieme di dati. Pertanto, una deviazione standard più piccola significa che i dati sono distribuiti in modo ravvicinato al valore medio, il che indica che non vi è molta "deviazione" nei dati, ovvero che non cambiano molto.
L'incertezza intorno al valore di G
I ricercatori hanno affermato che i loro risultati illustrano anche "errori sistematici non scoperti" in diversi metodi esistenti. Sottolineano che di tutti i metodi esistenti, il metodo più preferito prevede l'interferometria - un metodo per interferire con le onde atomiche - e questo metodo dovrebbe essere focalizzato per miglioramenti futuri. È necessario adottare nuovi approcci come mostrato in questo studio per comprendere appieno la mistica del valore di G e la sua rilevanza in vaste aree delle scienze fisiche. Il valore di G in sé potrebbe non essere il problema qui, ma l'incertezza che circonda il suo valore. Questo mostra in qualche modo la nostra incapacità di misurare forze deboli come la gravità e la mancanza di comprensione teorica della gravità.
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Fonte (s)
Qing L et al 2018. Misurazioni della costante gravitazionale utilizzando due metodi indipendenti. Nature . 560. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0431-5
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