Ana sayfa Astronomi Yerçekimi sabitinin değeri neden bu kadar değişken?

Yerçekimi sabitinin değeri neden bu kadar değişken?

103
PAYLAŞ

admin

Görsel açıklaması: Ölçülen 13 farklı G değeri, 5,9 yıllık LOD (gün uzunluğu) ölçümleriyle örtüşüyor. Aykırı değerler 2014’teki kuantum ölçümlerinden ve sapma olduğu bilinen 1996 değerlerinden oluşuyor. Yeşil nokta 5,9 yıllık periyot ortadan kaldırıldığında elde edilen ortalama değeri temsil ediyor. © J. D. Anderson, et al. © 2015 EPLA

 

Newton’ın yerçekimi sabiti geçtiğimiz 40 yıl boyunca çok kez ölçüldü, ama sonuçlar rasgele veya sistem hatası olarak değerlendirilemeyecek kadar değişkendi. Yakın zamanda biliminsanları ölçülen G değerlerinin sinüs dalgası gibi 5,9 yıllık periyotlara sahip olduğunu ölçtü. Onlara göre, değişen G değil, ama bir şey ölçümleri etkiliyor.

Bu “şey”in ne olduğuna dair bir ipucu olarak, biliminsanları gün uzunluğu (Length of Day-LOD) da denilen, Dünya’nın kendi etrafındaki 5,9 yıllık dönüş periyotlarının, G ölçümleriyle birebir örtüştüğünü ölçtü. Biliminsanları G/LOD ilişkisine neyin yol açtığını tam olarak söyleyemeseler de, küçük bir olasılıkla Dünya’nın merkezinde dönen akımlarla açıklanabileceğini önerdiler. Değişen akımlar Dünya’nın LOD ile ilgili olarak dönme eylemsizliğini değiştiriyor olabilir ve yoğunluk değişimleri de G’yi etkiliyor olabilir.

CalTech’ten emekli biliminsanı John D. Anderson, G ve gün uzunluğu arasındaki ilişkiye dair EPL’de bir makale yayımladı. Makaleye göre, G’nin değişimleri tahmin edilebilir bir şekilde ölçülebiliyor. Anderson, 5,9 yıllık periyot tespit edildikten sonra çoğu laboratuvar ölçümünün buna bir sigmalık sapmayla uyduğunu söyledi.

Hem Newton’ın yerçekimi kanununu hem de Einstein’ın genel göreliliğini anlamak için sabit G değeri bizim için önemli. G sezgisel bir kavram değil ve yerçekimi yüzünden hızlandırılan bir cismin ivmesi de (g, 9,81 m/s2) değil.

G’nin resmi değeri 6,673889 × 10−11 N·(m/kg)2 ama analiz edilen 13 veriye göre değer 6,672 × 10−11 N·(m/kg)2 dan 6,675 × 10−11 N·(m/kg)2’a kadar değişiyor ve bu yaklaşık on binde birlik (10-4) bir değişim anlamına geliyor. Bu değişimler çoğunlukla ölçüm uyuşmazlığı olarak düşünülürdü, çünkü diğer temel kuvvetlere göre yerçekimi daha zayıf ve bu sebepten G’yi ölçmek oldukça zor.

 

yerçekimi değişimi 1

Güneş döngüsü (toplam güneş lekesi sayısının aylık ortalaması, siyah çizgi) G verileri ile sürekli hizalı değil. © J. D. Anderson, et al. ©2015 EPLA

 

Ölçmede zorluklar olmasına rağmen, yeni çalışma ölçümlerin kusurlu olmadığını öngörüyor, onun yerine ölçüm sürecinde bir faktör değişiyor. Biliminsanlarının ilk önerisi 11 yıllık güneş periyotlarının yaklaşık yarısı olarak düşünülen 5,9 yıldı. Güneş aktivitesindeki değişimler Güneş lekelerinin sayısını değiştirir ve bu Dünya’nın atmosferini etkiler. Sonuç olarak, Dünya’nın dönme eylemsizliği etkilenir. Fakat daha yakından incelendiğinde, Güneş döngüsünün G verileriyle tamamen uyumlu olmadığı görülmüştür.

Araştırmacılar daha sonra 2013’te Nature’da yayımlanmış ve 5,9 yıllık döngüyü LOD ile ilişkilendiren bir makaleyi ele aldılar. Oradaki verilere göre, gün uzunluğu her gün çok az değişiyor. Bazı günler çok az uzun, bazı günler çok az kısa. LOD değişimleri Dünya’nın kendi ekseni etrafındaki dönüş hızıyla ilgilidir ve son çalışmaya göre buradaki periyodik dalgalanmalar G ile mükemmel bir uyum içinde. (Buradaki gün uzunluğu ölçümleri Dünya’nın dönüşünün Ay yüzünden oluşan gelgitlerle uzun zaman aralığında değişmesinden farklıdır.)

Aradaki yakın ilişkiye rağmen, LOD değişimleri on binde birlik (10-4) değişimi açıklamada yetersizdir, çünkü LOD’nin G’ye etkisi 10-5 seviyesindedir. LOD değişimleri, G değişimlerine sebep olamayacağına göre, araştırmacılar Dünya’nın merkezindeki hareketlerin değişiminin veya başka jeofiziksel süreçlerin de etkisi olabileceğini tahmin ediyor.

Değişimlerin “yeni fizik” ile açıklanabileceği düşünülse de, biliminsanları bunun mümkün olmadığına inanıyor. Alınan 13 ölçümden birisi LENS-14 isimli ilk kuantum ölçümü idi. Ölçülen G değeri aykırı iki noktadan büyük olanıydı ve bu noktaların diğeri sorunlu olduğu bilinen 1996 deneyi idi. Daha fazla kuantum ölçümü yapılarak bu ölçümlerin neden klasik ölçümlerden saptığının anlaşılması lazım.

Ek olarak, biliminsanları G/LOD ilişkisinin hikâyenin tümü olduğuna ikna olmuş değiller ve gelecekte yeni bağlantılar araştırmayı planlıyorlar. Anderson, Dünya çevresindeki uzay araçlarını sebepsiz hızlandıran periyodik tuhaflığın (earth flyby anomaly) bu konuyla ilişkisinin araştırılacağını söyledi.

 

Çeviren: Nazlı Turan

Boğaziçi Üniv. Makine Mühendisliği Bölümü YL

 

 

Kaynak: http://phys.org/news/2015-04-gravitational-constant-vary.html