Najświeższe eksperymenty w tym zakresie, będące zwieńczeniem ponad dekady pracy zespołu kierowanego przez fizyka Stephana Schlammingera, miały przynieść przełom. Naukowcy zastosowali niezwykle precyzyjne urządzenie, zwane wagą skręceń. Pozwala ono mierzyć mikroskopijne oddziaływania grawitacyjne między niewielkimi masami w warunkach laboratoryjnych. W jednym z wariantów eksperymentu członkowie zespołu wykorzystali też siły elektrostatyczne do równoważenia efektu grawitacji, co umożliwiło jeszcze dokładniejsze oszacowanie wartości G.
Czytaj też: Fizycy ze świętym Graalem w swojej dziedzinie. Uzyskali odpowiedź na pytanie dotyczące pochodzenia masy
Po latach analiz badacze przygotowali swoje dane w taki sposób, by końcowa liczba była ukryta aż do ostatniej chwili. Kiedy nadszedł czas jej ujawnienia, pojawiło się jednak coś nieoczekiwanego: zamiast rozwiać wątpliwości, nowy pomiar tylko pogłębił istniejącą zagadkę.
Problem polega na tym, że od ponad 200 lat kolejne eksperymenty dają wyniki, które nie do końca się ze sobą zgadzają. Stała grawitacji jest dziś najgorzej poznaną spośród podstawowych stałych fizycznych. Podczas gdy inne wielkości, jak na przykład związane z elektromagnetyzmem, znane są z ogromną dokładnością, pomiary G wciąż wykazują rozrzut przekraczający oczekiwania naukowców.
Źródłem tego problemu jest sama natura grawitacji. To najsłabsze z czterech podstawowych oddziaływań w przyrodzie. W skali laboratoryjnej siły, jakie trzeba zmierzyć, są ekstremalnie małe – wielokrotnie słabsze niż choćby oddziaływania elektromagnetyczne. Nawet drobne zakłócenia, takie jak drgania, zmiany temperatury czy właściwości materiałów użytych w eksperymencie, mogą wpływać na wynik i wprowadzać trudne do wykrycia błędy.
Co więcej, nowe badania nie wykazały, by różnice wynikały na przykład z użycia innych materiałów. Eksperymenty były bowiem prowadzone zarówno z użyciem miedzi, jak i szafiru, zapewniając bardzo zbliżone rezultaty. To sugeruje, iż źródło rozbieżności może być głębsze i bardziej fundamentalne, niż wcześniej przypuszczano.
Czytaj też: Jeden obiekt w dwóch różnych miejscach jednocześnie. Fizycy dostarczyli przełomowych dowodów
Dla fizyków stawka jest ogromna. Stała grawitacji nie jest jedynie abstrakcyjną liczbą. To parametr, który wpływa na całe nasze rozumienie wszechświata. Jeśli różnice między pomiarami okażą się czymś więcej niż tylko błędami eksperymentalnymi, może to oznaczać, że w teorii grawitacji brakuje jakiegoś kluczowego elementu. W skrajnym scenariuszu mogłoby to prowadzić nawet do konieczności rewizji podstaw fizyki.
Źródło: NIST, Metrologia
