物理学者は10年間にわたり重力定数を測定しようと試みましたが、再び「大きなG」の統一された値には到達できませんでした

NISTによる重力定数の新しい測定結果

*米国の国家標準技術研究所（NIST）の物理学者たちは、10年間にわたる重力定数 G の測定実験を完了しました。得られた値は、以前のフランスの結果および国際的な基準値と異なる一方で、これまで考慮されていなかった現象が明らかになり、さまざまな測定間の差異を説明できる可能性があります。*

「大きな G」とは何ですか？
重力定数 G は2つの質量間の引力を記述します。これは物理学の基本定数の1つですが、その正確な値は200年以上にわたり議論の対象となっています。重力は4つの基本相互作用の中で最も弱く、実験室で高精度に測定することが極めて難しいです。

現在までに、異なる研究グループによって得られた16個の実験値 G が存在します。NISTの物理学者ステファン・シュラミンガー（Stephan Schlamminger）が *Refractor* に述べたように、「データは大きく散らばっており、誤差は約10⁻⁶程度です」。

なぜフランスの実験が選ばれたのか？
新しい測定を行う代わりに、シュラミンガー氏のチームは2014年に国際計量局（BIPM）で行われた実験を再現することにしました。この実験は最も偏った G の値の1つを示したため、その再現が隠れた系統誤差を明らかにできると考えられました。

* 設備は大西洋を越えて、メリーランド州ゲイタースバーグにあるNISTの研究所へ移動しました。

* 作業は2016年に開始され、10年間続きました。

結果
得られた値：

\[

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

\]

この数値はフランスの元の結果より0.0235 %低いです。小数点以下何十桁まで測定された他の基本定数と比較すると、この差異は依然として重要です。

発見された誤差源
主な発見は残留空気効果です。装置を稼働させる際に、カメラは真空状態になるように減圧されますが、完全に空気を除去することは不可能です。「常に少量の空気が残ります—これが残留圧力と呼ばれるものです」とシュラミンガー氏は説明します。この残存したガス環境はシステムに弱い力を及ぼし、以前の実験では考慮されていませんでした。

この要因は、世界中で測定された G の結果が一致しない理由を理解する鍵になる可能性があります。

次に何を？
シュラミンガー氏はまだこの発見を他のすべての実験に適用する準備ができていません。「各実験を個別に検討し、そこで何が行われたかを理解する必要があります」と彼は語ります。新しい値はCODATA（2018年）の推奨値よりわずかに低いですが、差異の正確な原因はまだ特定できていません。

「現在、これは複数の効果に関連している可能性があると考えていますが、具体的にどれが結果に影響を与えているかはまだ明らかではありません」と科学者はまとめました。