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AG国际登录网址 物理学最难测的引力常数: 耗时十年好意思国顶级实验室仍未能给出定论

发布日期:2026-05-12 01:24    点击次数:167

AG国际登录网址 物理学最难测的引力常数: 耗时十年好意思国顶级实验室仍未能给出定论

引力是天地中最无处不在的力,亦然物理学家最难以精准测量的力。

好意思国国度表率与技能商榷院(NIST)的商榷团队刚刚公布了一项历时整整十年的实验效果:他们测得牛顿万有引力常数G的值为6.67387 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻²,相对省略情度为5.7 × 10⁻⁵。听起来相配精准,但这个数值与当今海外公认的推选值之间仍存在约0.0235%的偏差,在物理学的精度表率下,这是一个断绝无情的差距。效果发表在精密测量规模巨擘期刊《计量学》上,再次揭示了一个让科学界头疼了两个多世纪的贫瘠:G,已经莫得一个让总计东谈主齐信服的详情谜底。

为什么引力常数如斯难以捉摸

G是描写两个物体之间引力大小的基本物理常数,由牛顿在17世纪引入,卡文迪许在1798年头度通过实验测定。200多年往时,它仍然是总计基本物理常数中已知精度最差的一个,当今仅能精准到约3位灵验数字,而比拟之下,综合结构常数等其他基本常数的测量精度已高达少量点后10位以上。

问题的根源在于引力本人的特质:它颠倒细微。与电磁力比拟,两个质子之间的引力惟有它们之间电磁抹杀力的约10⁻³⁶倍。要在实验室中精准测量如斯细微的力,任何渺小的干涉,振动、温度变化、气流、仪器材料的磁性,齐可能对效果产生显耀影响。NIST物理学家施拉明格直言,往时几十年间各人各地已有16个高精度测量数据点,但这些效果散布缭乱,差错界限高达百万分之十,不同团队的测量值之间的各异,远超各自宣称的实验差错界限。这意味着,要么某些实验存在尚未识别的系统差错,要么咱们对引力本人的辩论还存在盲区。

这项NIST实验的假想念念路恰是为了追查这个问题。商榷团队莫得别辟门户假想新实验,而是遴荐调换一项特定的历史实验:2014年在法国海外计量局(BIPM)完成的那次测量,那次实验给出了迄今截止总计G测量值中偏差最大的效果之一。团队将兼并台实验仪器从法国合座运到马里兰州的NIST实验室,在不同处所、不同环境下调换启动,望望效果是否会因此编削。

十年实验,ag官方网站登录入口发现了一个此前被无情的细节

实验从2016年启动,到完成一谈数据分析,前后滥用了十年时辰。

在这个历程中,商榷团队有一个垂死发现,在此前的同类实验中从未被郑重对待过:真空残余气压对测量效果的影响。

G的测量实验必须在高度真空的环境中进行,以打消空气分子对测量装配形成的干涉力。但NIST团队发现,非论何等精密的真空泵,齐无法将容器内的空气十足抽尽,总会有极少量气体分子残留。施拉明格解说说,这些残余气体会对实验装配施加一个此前从未被单独描写和量化的渺小力,而这个力,可能恰是导致不同实验室测量效果出现系统性偏差的原因之一。

这是一个渺小但垂死的陈迹。它教唆科学界,在往时的G测量史中,可能有多项实验齐受到了这种效应的影响,仅仅无东谈主看管。干系词施拉明格也保握了应有的严慎:"咱们需要一一分析每个实验,了解他们具体作念了什么,智商判断这个身分在多猛进程上解说了测量值的差别。"

这次NIST测量值比CODATA 2018推选值略低,但究竟是这次实验更接近果真值,如故2014年的法国实验存在特定的系统差错,当今仍无法下论断。引力常数的谜题,还莫得解开。

对基础物理学来说,G的精准值不仅仅一个数字的问题。它关系到广义相对论的精准本质、天地学模子的参数标定,乃至对引力是否存在超出表率模子的新物理的探索。一个连基本常数齐无法精准锁定的物理体系,意味着咱们对天地最基本端正的辩论,可能已经存在某个尚未察觉的舛讹。

施拉明格示意AG国际登录网址,他计议暂时放下G的测量职责,但他敬佩这个问题终将有谜底。天地的引力从未住手运作,东谈主类也从未住手追问它的精准神态。

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