Открытия и гипотезы, 2015 №05 | страница 26

Виктор Капов

Ученые выяснили, что погрешности в измерении гравитационной постоянной носят циклический характер и совпадают с колебаниями длины дня на Земле. Об этом говорится в статье американских специалистов из Калифорнийского технологического института, опубликованной в журнале Еurорhysics Letters.

Гравитационная постоянная (G) — это коэффициент, который входит в состав уравнения, описывающего закон всемирного тяготения Ньютона. Ученые уже не первое столетие бьются над тем, чтобы точно измерить G, но, несмотря на появление всё более совершенных приборов и методик, этого сделать до сих пор не удалось.

Согласно официальным оценкам, значение гравитационной постоянной составляет 6.673x10^>-11 N∙(m/kg)^>2, однако в реальности эта цифра колеблется от 6.672x10^>-11 до 6.675x10^>-11 N∙(m/kg)^>2. Таким образом, расхождение составляет сотые доли процента, что достаточно серьезно для физических измерений. Авторы статьи проанализировали значения G, полученные в разных лабораториях мира, начиная с 1962 года.

Когда они обратили внимание на даты измерений, выяснилось, что величина G циклически возрастает и убывает, причем длина цикла составляет 5,9 лет. Ученые сразу же вспомнили о статье своих коллег, опубликованной в журнале Nature, в которой говорилось, что длина дня на Земле варьирует таким же образом.

Изменения длины дня свидетельствуют о перепадах скорости вращения Земли вокруг своей оси. Интересно, что такие 5,9-летние циклы не могут быть вызваны колебаниями солнечной активности — скорее всего, они связаны с процессами в самой планете, точнее, сдвижением вещества в ее ядре. Эти же явления могут влиять и на эксперименты по измерению G, хотя характер этого влияния пока остается неизвестным.

Физики из США и Сингапура создали самые точные на сегодняшний день атомные часы в мире. Новые часы могут ошибиться на одну секунду за 15 миллиардов лет. Для сравнения, возраст Вселенной равен 13,8 миллиарда лет. Созданное устройство способно работать при комнатных температурах и не нуждается в криогенном охлаждении, в отличие от его предыдущих версий.

По сравнению с предыдущим рекордсменом точность новых часов повысилась в три раза. Их работа основывается на квантовых переходах атомов стронция между различными энергетическими уровнями.

В новых часах ученые сократили число факторов, которые могли бы привести к ошибке измерений. Во-первых, физики защитили устройство от действия внешнего электромагнитного излучения, окружив его специальной радиационной защитой. Во-вторых, при помощи платиновых термометров они провели дополнительный учет влияния тепловых флуктуаций на показания часов.