Fyzikové se deset let snažili měřit gravitační konstantu – a znovu nepřišli k jednotnému hodnotě „velké G“.

Nový výsledek měření gravitační konstanty od NIST

*Fyzikové z Národního institutu standardů a technologií (NIST) v USA dokončili desetiletý experiment na měření gravitační konstanty G. Získaná hodnota se liší jak od předchozího francouzského výsledku, tak od mezinárodní referenční hodnoty, ale zároveň bylo zjištěno dříve neznámé jev, který by mohl vysvětlit rozpor mezi různými měřeními.*

Co je „velké G“?
Gravitační konstanta G popisuje sílu přitažlivosti mezi dvěma hmotami. Jedná se o jednu z fundamentálních konstant fyziky, ale její přesná hodnota zůstává předmětem diskuzí již více než 200 let. Gravitační je nejslabší ze čtyř fundamentálních sil, proto je velmi obtížné ji měřit s vysokou přesností v laboratoři.

Dnes existuje 16 experimentálních hodnot G získaných různými skupinami vědců. Jak poznamenal fyzik NIST Stefan Schlamminger (Stephan Schlamminger) z publikace *Refractor*, „data jsou silně rozptýlená a chyba je přibližně 10⁻⁶ částí“.

Proč byl vybrán francouzský experiment?
Místo provedení nového měření se tým Schlammingera rozhodl replikovat experiment z roku 2014, který byl proveden v Mezinárodním úřadu pro měření a váhy (BIPM) ve Francii. Tento experiment přinesl jednu z největších odchylek G, takže jeho opakování mohlo odhalit skryté systematické chyby.

* Instalace byla přesunuta přes Atlantský oceán do laboratoře NIST v Geyersbergu, stát Maryland.

* Práce začala v roce 2016 a trvala deset let.

Výsledek
Získaná hodnota:

\[

G = (6.67387 \pm 0.00038) \times 10^{-11}\; \text{m}^3\,\text{kg}^{-1}\,\text{s}^{-2}

\]

Toto číslo je o 0,0235 % nižší než původní francouzský výsledek. V kontextu dalších fundamentálních konstant měřených s přesností na desítky desetinných míst zůstává takový rozpor významný.

Zjištěná chyba
Hlavním objevem je efekt zbytkového vzduchu. Při práci zařízení se kameru vysává, čímž se vytváří vakuu, ale úplně odstranit vzduch není možné. „Vždy zůstává malé množství vzduchu – to je takzvaný zbytkový tlak“, vysvětluje Schlamminger. Toto zbývající plynná atmosféra působí slabou silou na systém, kterou předchozí experimenty nebrala v úvahu.

Tento faktor by mohl být klíčem k pochopení příčin nesouladu výsledků měření G po celém světě.

Co dál?
Schlamminger zatím není připraven aplikovat tento objev na všechny ostatní experimenty. „Je třeba každou zkušenost posuzovat zvlášť a zjistit, co přesně se v ní dělalo“, říká. Nová hodnota je mírně nižší než doporučená CODATA (2018 ), ale přesnou příčinu rozporu ještě nelze určit.

„Zatím považujeme, že to může souviset s řadou efektů, avšak konkrétně které z nich ovlivňují výsledky, zatím není vyjasněno“, shrnul vědec.