Überblick

Schwere Experimente

Bis heute bringt die präzise Messung der Gravitationskonstanten Experimentatoren an ihre Grenzen.

  • Christian Rothleitner und Stephan Schlamminger
  • 11 / 2015 Seite: 37

Obwohl die Gravitationskonstante eine der ersten Fundamentalkonstanten ist, die je gemessen wurde, ist sie immer noch die am ungenauesten bestimmte. In den letzten fünf Jahren hat sich die relative Standardmess­unsicherheit nur etwa um den Faktor zwei verringert. Im Juni 2015 hat das Committee on Data for Science and Technology (CODATA) eine neue Empfehlung für den Wert der Newtonschen Gravitationskonstanten herausgegeben – gegenwärtig mit einer relativen Unsicherheit von

 

Neue Wege sind nötig, um diese Unsicherheit zu verkleinern.

Nach Isaac Newton ist die Anziehungskraft zwischen zwei punktförmigen Massen m1 und m2 im Abstand r gegeben durch  

​.

Der in dieser Gleichung auftretende Faktor G bezeichnet die Gravitationskonstante und gilt als Fundamentalkonstante, d. h. sie besitzt einen Wert, der im gesamten Universum gleich ist und sich zeitlich nicht ändert.

Genau genommen taucht G in Newtons Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica von 1687 [1] – kurz Principia – nicht einmal auf. So bleibt in jenem Meisterwerk, das die Gravitationskraft zwischen zwei Körpern beschreibt, das Maß für die Stärke der beschreibenden Kraft unerwähnt. Aus damaliger Sicht betrachtet verwundert diese Tatsache aber nicht so sehr: Zu Newtons Zeit war die Gravitationskonstante nicht interessant. Die Massen der Himmelskörper waren einfach zu ungenau bekannt, und es gab keine hinreichend präzise Technologie, um Kräfte zwischen zwei Massen im Labor zu messen. Die Wissen­schaft interessierte sich vielmehr für astronomische oder geo­physikalische Fragen wie die Dichte der Erde. Diese hatte Newton auf 5000 bis 6000 kg m–3 geschätzt und damit den heutigen Messwert von

ρe =  5514 kg m–3 gut getroffen.

Seine Schätzung basierte auf einer Extrapolation der Dichte von Objekten auf der Erdoberfläche wie Wasser, Erde und Gestein...

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