Gravitációs állandó

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

Az általános tömegvonzás törvénye szerint két test között ható erő egyenesen arányos a két test tömegével és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével:

Az arányossági tényezőt, melyet -vel jelölnek, gravitációs állandónak, az általános tömegvonzás állandójának vagy Newton-állandónak nevezik. A gravitációs állandó fizikai állandó, mely Newton által megfogalmazott egyetemes tömegvonzás törvényében és Einstein általános relativitás elméletében kap szerepet.

A gravitációs állandó mérése valószínűleg a legnehezebb a fizikai állandok között.

SI egységekben, a 2002. évi CODATA ajánlott értéke a gravitációs állandóra

Ha megvizsgáljuk az elemi részecskék között ható erőket, azt találjuk, hogy a nehézségi erő rendkívül gyenge a többi alapvető kölcsönhatásokhoz képest. Például a gravitációs erő egy elektron és egy proton között 1 méter távolságban mintegy 10⁻⁶⁷ newton, míg az elektromágneses erő ugyanezen két részecske között még 1 méterre is körülbelül 10⁻²⁸ newton. Ez a két erő gyenge azokhoz képest amelyekkel közvetlenül kisérletezni tudunk, de az elektromágneses erő így is 39 nagyságrenddel (vagyis 10³⁹-szerese) nagyobb mint a gravitációs erő, vagyis nagyobb, mint a Naprendszer és egy ember tömege közötti különbség!

[szerkesztés] A gravitációs állandó mérése

A gravitációs állandót először Henry Cavendish mérte meg (Philosophical Transactions 1798). Cavendish mérőkészüléke egy hat láb (1,8 m) hosszú farúdból állt fém gömbökkel a két végén, melyeket egy huzalra függesztett fel. Két 350 font (159 kg) súlyú ólomgömböt helyezett el a közelében, mely elegendő tömegvonzást jelentett ahhoz, hogy a fém gömböket magához vonzza és így a huzalt elcsavarodásra kényszerítse.

Hogy elkerülje a levegő esetleges zavaró hatását, Cavendish a berendezést huzatmentes helyiségben állította fel és a huzal elcsavarodását távcsővel figyelte meg.

A huzalban ébredő csavarónyomatékból és a gömbök ismert tömegéből ki lehetett számolni a gravitációs állandót. Mivel a Föld egy testre ható nehézségi erejét közvetlenül meg lehet mérni, a gravitációs állandó megmérése először tette lehetővé a Föld tömegének meghatározását. Ez viszont lehetővé tette a Nap, a Hold és a többi bolygó tömegének kiszámítását.

A gravitációs állandó korszerű mérésére még mindig ennek a módszernek a változatait használják. A mai mérések pontossága csak csekély mértékben haladja meg Cavendish kisérletét. A gravitációs állandót igen nehéz mérni részint, mert a tömegvonzás sokkal gyengébb, mint az összes többi alapvető erő, másrészt pedig a készüléket nem lehet kivonni más testek vonzása alól. Ezen kívül nem ismerjük a gravitáció és a többi erő pontos viszonyát, így nincs lehetőség az indirekt mérésre sem.