Yerçekimi sabiti, yerçekiminin içsel gücünü tanımlar ve iki nesne arasındaki yerçekimi çekimini hesaplamak için kullanılabilir.
“Büyük G” olarak da bilinir veya Gyerçekimi sabiti ilk olarak Isaac Newton tarafından 1680’de formüle edilen Evrensel Yerçekimi Yasasında tanımlandı. (6.6743 ± 0.00015) x10^–11 m^3 kg^–1 değeriyle doğanın temel sabitlerinden biridir. s^–2 (yeni sekmede açılır).
İki nesne arasındaki yerçekimi çekimi, çoğumuzun lisede karşılaştığı bir denklem kullanılarak yerçekimi sabiti ile hesaplanabilir: İki nesne arasındaki yerçekimi kuvveti, bu iki nesnenin (m1 ve m2) kütlesi çarpılarak bulunur ve Gve ardından iki nesne arasındaki mesafenin karesine bölerek (F = [G x m1 x m2]/r^2).
İlişkili: Yerçekimi neden bu kadar zayıf? Cevap, uzay-zamanın doğasında yatıyor olabilir.
Keith Cooper, Birleşik Krallık’ta serbest çalışan bir bilim gazetecisi ve editörüdür ve Manchester Üniversitesi’nden fizik ve astrofizik diplomasına sahiptir. “Temas Paradoksu: Dünya Dışı Zeka Arayışında Varsayımlarımıza Meydan Okumak” (Bloomsbury Sigma, 2020) kitabının yazarıdır ve çok sayıda dergi ve web sitesi için astronomi, uzay, fizik ve astrobiyoloji üzerine makaleler yazmıştır.
yerçekimi sabiti
Yerçekimi sabiti, evrendeki her şeyin kütlesini ölçmenin anahtarıdır.
Örneğin, yerçekimi sabiti bir kez bilindiğinde, yerçekiminden kaynaklanan ivme ile birleştirilir. Toprak, gezegenimizin kütlesi hesaplanabilir. Gezegenimizin kütlesini bildiğimizde, Dünya’nın yörüngesinin büyüklüğünü ve periyodunu bilmek, gezegenimizin kütlesini ölçmemizi sağlar. güneş. Ve güneşin kütlesini bilmek, evrendeki her şeyin kütlesini ölçmemizi sağlar. Samanyolu Galaksisi güneşin yörüngesinin iç kısmı.
Yerçekimi sabitinin ölçülmesi
ölçümü G ilk yüksek hassasiyetli bilim deneylerinden biriydi ve bilim adamları, kozmoloji için büyük etkileri olabilecek uzayda farklı zamanlarda ve yerlerde değişip değişemeyeceğini araştırıyorlar.
Yerçekimi sabiti için 6.67408 x10^–11 m^3 kg^–1 s^–2 değerine ulaşmak, sörveyörün Pennsylvania ve Maryland eyaletleri arasındaki sınırı haritalayın (yeni sekmede açılır).
İngiltere’de, bilim adamı Henry Cavendish (yeni sekmede açılır) Dünyanın yoğunluğunu hesaplamakla ilgilenen (1731-1810), gerçekleştirilen (yeni sekmede açılır) bilirkişinin çabalarının başarısızlığa mahkum olmak (yeni sekmede açılır) çünkü yakındaki dağlar, sörveyörlerin ‘çekülü’ (sörveyörlerin ölçümlerini yapabilecekleri dikey bir referans çizgisi sağlayan bir araç) hafif bir yerçekimi çekimine maruz bırakarak okumalarını bozardı. boyutunu bilselerdi Gdağların yerçekimini hesaplayabilir ve sonuçlarını değiştirebilirler.
Böylece Cavendish, tarihte o ana kadar yapılmış en kesin bilimsel ölçüm olan ölçümü yapmaya koyuldu.
(yeni sekmede açılır)
Deneyi ‘burulma dengesi tekniği’ olarak adlandırıldı. Aynı eksen etrafında dönebilen iki dambıl içeriyordu. Halterlerden birinde, bir çubukla birbirine bağlanan ve bir lifle zarifçe asılı duran iki küçük kurşun küre vardı. Diğer dambıl, daha küçük dambılın her iki tarafına da dönebilen iki büyük 348 pound (158 kilogram) kurşun ağırlığa sahipti.
Daha büyük ağırlıklar daha küçük kürelere yakın konumlandırıldığında, daha büyük kürelerin yerçekimi kuvveti daha küçük küreleri çekerek lifin bükülmesine neden oldu. Büküm derecesi Cavendish’in büküm sisteminin torkunu (dönme kuvveti) ölçmesine izin verdi. Daha sonra bu değeri tork için ‘ yerine kullandı.F‘ yukarıda açıklanan denklemde ve ağırlıkların kütleleri ve mesafeleriyle birlikte, denklemi hesaplamak için yeniden düzenleyebilirdi. G.
Yerçekimi sabiti değişebilir mi?
“Büyük G”nin diğer temel sabitler kadar çok ondalık basamakla bilinmemesi fizikçiler arasında bir hayal kırıklığı kaynağıdır. Örneğin, bir kişinin ücreti elektron dokuz ondalık basamakla bilinir (1.602176634 x 10^–19 coulomb), ancak G sadece beş ondalık basamağa kadar doğru bir şekilde ölçülmüştür. Sinir bozucu bir şekilde, onu daha hassas bir şekilde ölçme çabaları birbirinizle aynı fikirde değil (yeni sekmede açılır).
Bunun bir nedeni, deney düzeneğinin etrafındaki şeylerin yerçekiminin deneye müdahale edecek olmasıdır. Bununla birlikte, sorunun sadece deneysel olmadığı, ancak bunun olabileceğine dair iğrendirici bir şüphe de var. iş başında bazı yeni fizik (yeni sekmede açılır). Yerçekimi sabitinin bilim adamlarının düşündüğü kadar sabit olmaması bile mümkündür.
1960’larda, ekibinin keşfine katılan fizikçiler Robert Dicke, kozmik mikrodalga arka plan (CMB) tarafından 1964’te Arno Penzias ve Robert Wilson) – ve Carl Brans, Albert Einstein‘s genel görelilik kuramı. Bir skaler alan, uzayda farklı noktalarda potansiyel olarak değişebilen bir özelliği tanımlar (bir Dünyevi benzetme bir sıcaklık haritasıdır, sıcaklığın sabit olmadığı, ancak konuma göre değiştiği yer). Yerçekimi bir skaler alan olsaydı, o zaman G potansiyel olarak uzayda ve zamanda farklı değerlere sahip olabilir. Bu, yerçekiminin evrende sabit olduğunu varsayan genel göreliliğin daha kabul gören versiyonundan farklıdır.
Japonya’daki Okayama Üniversitesi’nden Motohiko Yoshimura, bir skaler-tensör yerçekimi teorisinin birbirine bağlanabileceğini öne sürdü. kozmik enflasyon karanlık enerji ile. Şişme, evrenin doğumundan bir saniyenin kesirleri kadar sonra meydana geldi ve uzayın kısa ama hızlı bir şekilde genişlemesine yol açtı ve bu genişleme, evrenin doğumundan sonra 10^–36 ile 10^–33 saniye arasında sürdü. Büyük patlamagizemli bir şekilde kapanmadan önce kozmosu mikroskobik boyuttan makroskopik boyuta şişiriyor.
(yeni sekmede açılır)
Karanlık enerji, bugün evrenin genişlemesini hızlandıran gizemli güçtür. Birçok fizikçi, iki yayılmacı güç arasında bir bağlantı olup olmadığını merak etti. Yoshimura, her ikisinin de bir kütleçekimsel skaler alanın tezahürleri olduğunu öne sürüyor. erken evrende çok daha güçlüsonra zayıfladı, ancak evren genişledikçe ve madde daha fazla yayıldıkça tekrar güçlendi.
Bununla birlikte, herhangi bir önemli varyasyonu denemeye ve tespit etmeye çalışır. G Evrenin diğer bölgelerinde şimdiye kadar hiçbir şey bulunamadı. Örneğin, 2015 yılında, vücudun düzenli nabız atışları üzerine 21 yıllık bir çalışmanın sonuçları. pulsar PSR J1713+0747 kanıt bulunamadı (yeni sekmede açılır) Güneş Sisteminde burada olduğundan farklı bir güce sahip yerçekimi için. İkisi de Yeşil Banka Gözlemevi ve Arecibo radyo teleskopu onu 3750 ışıkyılı uzaklıkta bir ikili sistemde yer alan PSR J1713+0747 izledi. Beyaz cüce. Pulsar, bilinen en düzenli pulsarlardan biridir ve “Büyük G”den herhangi bir sapma, beyaz cüce ile yörünge dansı döneminde ve pulsasyonlarının zamanlamasında çabucak belirgin hale gelirdi.
İçinde Beyan (yeni sekmede açılır)PSR J1713+0747 çalışmasını yöneten British Columbia Üniversitesi’nden Weiwei Zhu, “Yerçekimi sabiti fiziğin temel bir sabitidir, bu nedenle bu temel varsayımı farklı yerlerde, zamanlarda nesneleri kullanarak test etmek önemlidir, Yerçekimi sabitinin gerçekten evrensel olduğunu doğrulamaya yardımcı olur.
Ek kaynaklar
Yerçekimi ile ilgili laboratuvar testlerinin gözden geçirilmesi (yeni sekmede açılır) Washington Üniversitesi’ndeki Eöt-Wash grubu tarafından yürütülmüştür.
‘Büyük G’yi ölçme girişimlerinin gözden geçirilmesi (yeni sekmede açılır) ve sonuçların ne anlama gelebileceği.
Britannica’nın yerçekimi sabiti tanımı (yeni sekmede açılır).
bibliyografya
Newton yerçekimi sabitinin hassas ölçümü (yeni sekmede açılır)“Xue, Chao ve diğerleri. Ulusal Bilim İncelemesi (2020).
“Yerçekimi Sabitinin Tuhaf Örneği (yeni sekmede açılır).” Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri (2022).
“Henry Cavendish’in (yeni sekmede açılır).” Britannica (2022).