17
Календарь конференций
  • 2 – 4 октября

    ХVII Международная научная конференция «Лазаревские чтения» 2019 года

  • 8 октября

    Пленарное заседание Седьмого Международного семинара «Беспозвоночные в коллекциях зоопарков и инсектариев»

  • 14 – 16 октября

    Всероссийская научная конференция «Астрометрия вчера, сегодня, завтра»

  • 21 – 24 ноября

    XIV Международная научно-практическая конференция «Современные информационные технологии и ИТ-образование»

  • 21 – 22 ноября

    Международная научная конференция Хачатуровские чтения - 2019 «Устойчивое развитие и новые модели экономики"

  • 21 – 24 ноября

    VIII Международная конференция-конкурс «Инновационные информационно-педагогические технологии в системе ИТ-образования»

  • 26 – 27 ноября

    Всероссийская научная конференция, посвященная 50-летию кафедры этики «Этика в современном философском дискурсе: проблемы и перспективы»

  • 28 – 30 ноября

    VII Международная научная конференция «Текст: проблемы и перспективы. Аспекты изучения в целях преподавания русского языка как иностранного»

  • 4 – 7 декабря

    XLV Международная конференция Общества по изучению культуры США "Иммиграция и американская культура - Immigration and American Culture"

  • 27 января – 1 февраля

    Восьмая школа-конференция «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов»

  • 27 января – 1 февраля

    Восьмая школа-конференция «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов»

Все конференции
Программы поддержки талантливой молодежи
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Программы дополни-
тельного образования
Проект «Вернадский»
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
«Университет без границ»
Гранты Президента РФ
30/08/18

Сотрудники МГУ совместно с учёными из КНР уточнили гравитационную постоянную двумя методами

Схема экспериментальной установки с крутильным маятником // Источник: Q. Li, C.Xie, J.-P. Liu et al. Measurement of the gravitational constant using two independent methods. Nature. 2018.
Схема экспериментальной установки с крутильным маятником // Источник: Q. Li, C.Xie, J.-P. Liu et al. Measurement of the gravitational constant using two independent methods. Nature. 2018.

Сотрудники Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ совместно с учёными из КНР уточнили гравитационную постоянную, используя два независимых друг от друга метода и крутильный маятник. Результаты исследования были сегодня опубликованы в престижном научном журнале Nature.

Гравитационная постоянная G — одна из фундаментальных констант в физике, применяемая при расчётах гравитационного взаимодействия материальных тел. Согласно Ньютоновскому закону всемирного тяготения, гравитационное взаимодействие двух материальных точек пропорционально произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Измерения масс и расстояния в настоящее время значительно точнее измерений гравитационной постоянной, из-за чего все расчёты гравитационного взаимодействия тел обладали ощутимой систематической погрешностью.

Если для измерения гравитационных взаимодействий небесных тел погрешность была незначительной из-за большой массы объектов, то при исследовании взаимодействий атомов или элементарных частиц неточность гравитационной постоянной сильно искажает результаты. Предположительно, искажения результатов обуславливались систематической погрешностью из-за неточной оценки гравитационной постоянной. Тогда международная коллаборация учёных, в состав которой вошли сотрудники Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ, решила уточнить гравитационную постоянную, используя два независимых друг от друга метода и крутильный маятник.

«В эксперименте по измерению гравитационной постоянной требуется произвести абсолютные измерения трех физических величин: массы, длин, и времени. Абсолютные измерения всегда могут быть отягощены систематическими ошибками. Поэтому было важным получить два независимых результата, и если они совпадут между собой, то появляется уверенность, что они свободны от систематики. Наши результаты совпадают между собой на уровне трех стандартных отклонений», — прокомментировал один из авторов исследования, заведующий лабораторией лазерных интерферометрических измерений ГАИШ МГУ Вадим Милюков.

Первый использованный авторами исследования подход — т.н. динамический метод (time-of-swing method, ToS). Исследователи вычисляли, как изменяется частота крутильных колебаний в зависимости от положения двух пробных тел, служащих источниками масс. При сокращении расстояния между пробными телами, сила их взаимодействия увеличивается (что вытекает из уравнения гравитационного взаимодействия). В результате возрастает частота колебаний маятника.

Используя этот метод, исследователи учли вклад упругих свойств нити подвеса маятника в погрешности измерения и постарались нивелировать их. Эксперименты проводились на двух независимых аппаратах, находящихся на расстоянии 150 м друг от друга. На первом ученые протестировали три различных вида волокна нити подвеса, чтобы проверить возможные ошибки, наведенные материалом. У второго значительно изменили конструкцию: использовали новое силикатное волокно, другой набор маятников и грузов для оценки ошибок, зависящих от установки.

Второй метод, которым исследователи измеряли G, — метод компенсации угловых ускорений (Angular acceleration feedback, AAF). В нём измеряется не частота колебаний, а угловое ускорение маятника,вызванное пробными телами. Этот метод измерения G не нов, однако для увеличения точность вычисления учёные кардинально изменили конструкцию экспериментальной установки: заменили алюминиевую подставку на стеклянную, чтобы материал не расширялся при нагревании. В качестве пробных масс использовали тщательно отшлифованные сферы из нержавеющей стали, близкие по форме и однородности к идеальным.

Для снижения роли человеческого фактора, практически все параметры были повторно измерены различными членами группы. Также подробно исследовано влияние температуры и вибраций при вращении на расстояние между пробными телами.

Полученные в результате экспериментов значения гравитационной постоянной (AAF – 6.674484(78)×10-11 m3kg-1s-2 и ToS - 6.674184(78)×10-11 m3kg-1s-2) совпадают между собой на уровне трех стандартных отклонений. Кроме того, оба имеют наименьшую неопределенность из всех ранее установленных значений и согласуются со значением, рекомендованным Комитетом данных для науки и техники (CODATA) в 2014 году. Данные исследования, во-первых, дали большой вклад в определение гравитационной постоянной, а, во-вторых, показали, каких огромных усилий потребуется в будущем для достижения еще большей точности.