เข้าใจธรรมชาติที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วงเป็นครั้งแรก “มันวิเศษมาก” เขาจำได้ด้วยความรัก “ฉันจำได้ว่าออกไปในคืนที่ฉันทำการทดลองเป็นครั้งแรก และฉันก็เงยหน้าขึ้นมองดวงจันทร์ มันทำให้ฉันมีความรู้สึกที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงว่าพระจันทร์คืออะไร รู้ไหม? ทำไมมันอยู่ที่นั่น” ความศักดิ์สิทธิ์ดังกล่าวไม่ใช่เรื่องแปลกในหมู่ผู้ที่ทำการวัดค่าคงที่แรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงเป็นพลังที่มีชื่อเสียงที่สุด
ในธรรมชาติ
เพราะมันเป็นพลังที่มีอยู่อย่างชัดเจนที่สุดในชีวิตของเรา นับตั้งแต่ได้รับแรงบันดาลใจจากลูกแอปเปิลที่หล่นลงมา ทุกคนก็ทราบดีว่าแรงดึงดูดที่อยู่เบื้องหลังวลีที่ว่า “มีขึ้น ก็ต้องมีลง” แม้ว่าเราจะคุ้นเคยกับแรงโน้มถ่วง แต่มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่ได้สัมผัสถึงแรงอื่นที่ไม่ใช่แรงที่พุ่งเข้าหาพื้นใต้ฝ่าเท้าของเรา
หากต้องการดูเหตุผล คุณต้องดูที่ตัวเลขเท่านั้น แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่อ่อนแอที่สุด อ่อนกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าถึง 10 ถึง 36 เท่า ซึ่งเป็นแรงที่ควบคุมปรากฏการณ์อื่นๆ ในชีวิตประจำวันเกือบทั้งหมด เหตุผลเดียวที่เราสัมผัสได้ถึงแรงโน้มถ่วงบนโลกก็เพราะมันปรับขนาดตามมวล: มวลของดาวเคราะห์
5 เซ็ตต้าตัน (5 × 10 21 ตัน) ของดาวเคราะห์ของเราก็เพียงพอแล้วที่จะนำแรงโน้มถ่วงมาสู่ขอบเขตของการรับรู้ปกติของมนุษย์ แต่แรงยังคงมีอยู่ระหว่างวัตถุอื่นๆ ทั้งหมด และหากคุณเคยเห็นมันโดยที่โลกไม่ได้อยู่ในสมการ ตัวอย่างเช่น ในการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของน้ำหนักโลหะแขวนลอยสองชิ้น
ในตอนแรกอาจดูเหมือนเป็นเวทมนตร์ “มันเป็นประสบการณ์ที่ปลดปล่อย” Speake ซึ่งปัจจุบันประจำอยู่ที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมในสหราชอาณาจักรกล่าวปลดปล่อย และทำให้โกรธ ค่าคงตัวของความโน้มถ่วงหรือที่เรียกว่า “big G” ตามที่ทราบกันทั่วไป – เป็นสิ่งที่แสดงลักษณะของแรงโน้มถ่วง
ตามกฎของนิวตัน และเป็นการยากที่จะวัดอย่างโหดเหี้ยม การทดลองพยายามที่จะทำให้เกิดความไม่แน่นอนที่น้อยกว่าหนึ่งส่วนในหมื่นเมื่อเปรียบเทียบกับอัตราส่วนมวลของโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งทราบกันดีว่ามีค่าเท่ากับสี่ส่วนในหมื่นล้านความแม่นยำต่ำเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอแล้ว
ที่จะทำให้
นักมาตรวิทยาตื่นตลอดทั้งคืน แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปัญหาที่ร้ายแรงกว่านั้นเกิดขึ้น: การวัดค่าของ big G ขัดแย้งกันเองอย่างมาก (รูปที่ 1) นับตั้งแต่ช่วงเปลี่ยนศตวรรษนี้ ค่าที่บันทึกโดยห้องปฏิบัติการที่ดีที่สุดในโลกบางส่วนได้กระจายออกจากกันมากกว่า 10 เท่าของค่าความไม่แน่นอนโดยประมาณ
มีบางอย่างผิดปกติ แต่ยังไม่มีใครแน่ใจว่าเกิดอะไรขึ้น “คุณข้ามมันไป ข้ามไป และข้ามไป” Speak กล่าว “และเมื่อถึงเวลาที่คุณพูดว่า ฉันแค่คิดไม่ออกว่าเราทำอะไรผิด”งานที่ยิ่งใหญ่การพิจารณาการทดลองของ big G ควรตรงไปตรงมา กฎของนิวตันระบุว่าแรงดึงดูดระหว่างวัตถุสองวัตถุนั้นเป็นสัดส่วน
กับผลคูณของมวลของวัตถุนั้น และแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง ( F = Gm 1 m 2 / d 2 ) เพื่อสร้างแรงที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เราจำเป็นต้องมีมวลชนจำนวนมากและอยู่ใกล้ชิดกันมากแน่นอนว่ามีข้อควรพิจารณาอื่น ๆ อีกมากมาย มวลควรทำจากวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน เป็นต้น
เพื่อให้สามารถระบุจุดศูนย์กลางมวลได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ควรรักษาอุปกรณ์ให้มีขนาดเล็กและปิดผนึกไว้ในภาชนะ เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสการพาความร้อนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แต่สิ่งที่ต้องคำนึงถึงมากที่สุดเรียกว่า “ลิตเติ้ลจี”: สิ่งที่น่าปวดหัวประการสุดท้ายที่นักทดลองต้องการ
คือการวัดไม่เพียงแต่แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลทดสอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดึงดูดของโลกด้วยในปี พ.ศ. 2341 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เฮนรี คาเวนดิช มีชื่อเสียงในการหลีกเลี่ยงปัญหา little-g โดยใช้สมดุลแรงบิดที่เขาได้รับมาจากนักธรณีวิทยา จอห์น มิเชลล์ (ดู “ตำนานเริ่มต้นขึ้น”) ทอร์ชั่นบาลานซ์
ประกอบด้วยลวดแนวตั้งที่ติดอยู่ด้านล่างกับคานแนวนอน แขวนไว้ที่ปลายซึ่งมีมวล “ทดสอบ” สองก้อนที่รู้จักกัน ที่ด้านใดด้านหนึ่งของมวล “แหล่งที่มา” ที่ใหญ่กว่าคู่นี้จะถูกระงับแยกกัน เมื่อหมุนเพียงเล็กน้อยจากตำแหน่งเริ่มต้น มวลต้นทางเหล่านี้จะทำให้มวลทดสอบหมุนเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก
สิ่งสำคัญ
คือ การหมุนนี้ตั้งฉากกับ และไม่ได้รับผลกระทบจาก แรงดึงดูดของโลก เนื่องจากมวลทั้งหมดจะแขวนในแนวดิ่งการหมุนของมวลทดสอบจะบิดลวดกลางซึ่งตอบสนองทำให้เกิดแรงบิดในการคืนค่า ในบางมุม แรงบิดนี้ตรงกับแรงโน้มถ่วงของมวล ด้วยการวัดมุมนี้และทราบแรงบิดที่เกิดขึ้นสำหรับมุม
ที่กำหนด คาเวนดิชสามารถประมาณแรงโน้มถ่วงได้ เนื่องจากแบบแผนหน่วยที่เก่ากว่า ไม่ได้เปลี่ยนค่านี้เป็นค่าสำหรับ big G แต่ผลลัพธ์ของเขาแสดงออกมาในรูปแบบนั้นได้อย่างง่ายดายหลังจากการทดลองของคาเวนดิช ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงมากนักใน 200 ปี อย่างน้อยก็ในแง่ของอุปกรณ์พื้นฐาน
มีการดัดแปลง เช่น การใช้กระป๋องสุญญากาศเพื่อไม่รวมแรงต้านของอากาศ และการใช้วัสดุที่มีความไวต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก แต่ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 นักฟิสิกส์เชื่อว่าพวกเขาได้ฝึกฝนเทคนิคความสมดุลของแรงบิดและหาค่าที่แท้จริงของ big G: การทดลองที่ดำเนินการ
ที่สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ) ในวอชิงตัน ดี.ซี. ให้ค่า G ใหญ่เท่ากับ 6.673 × 10 –11 ม. 3วินาที–2กก. 1ให้ไม่เกิน 75 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งเป็นค่าที่คณะกรรมการข้อมูลวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นำมาใช้ในภายหลัง ซึ่งให้ค่าคงที่พื้นฐานที่ยอมรับในระดับสากล
หรือกลุ่ม PTB ผิด แต่ข้อใด ปัญหาของการวัดแบบสัมบูรณ์คือไม่มีคำตอบเริ่มต้นให้ย้อนกลับ ซึ่งแตกต่างจากการทดลองที่ไม่มีค่าซึ่งนักทดลองจะมองหาค่าเบี่ยงเบนจากศูนย์เพื่อดูว่ามีผลกระทบหรือไม่ ตัวอย่างเช่น ทีมงาน LIGO ในรัฐวอชิงตันและหลุยเซียน่า สหรัฐอเมริกา ซึ่งกำลังอดทนรอการปรากฏตัวของการรบกวนด้วยแสงเลเซอร์ จะส่งสัญญาณการตรวจจับระลอกคลื่นในอวกาศ-เวลา
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
