Новая методика оказалась в 100 раз менее точной по сравнению с применяемыми прежде механическими методами. Однако ученые убеждены, что могут довести ее до совершенства. «Если исследователи смогут придти к единому значению гравитационной постоянной, то они смогут и лучше понять природу явления», – говорит Марк Казевич (Mark Kasevich) из Стэнфордского университета.

Любые две массы находятся под действием гравитационных сил, и пока нет данных о том, что G является функцией расстояния между ними. Исследовать эти новые предположения о природе гравитации Казевич планирует при помощи так называемой атомной интерферометрии. Они поместили ультрахолодный пар атомов цезия в вакуумную камеру, которая покоится на 540-килограммовом свинцовом щите. Лазерный луч, словно кий, разбивает пирамиду атомов, а под действием гравитационных волн они поднимаются и опускаются вниз подобно фонтану.

Исследователи отрегулировали лазер так, чтобы он переводил атомы цезия в такое квантовое состояние, при котором формируются два уровня возбуждения и, соответственно, две высоты подъема. Разница в этих уровнях подъема и определяется гравитационной постоянной – причем с высокой точностью.

Ученые не могут непосредственно измерять разность высоты подъема, потому что это помешало бы самому существованию энергетических уровней. Но они могут использовать в своих интересах тот факт, что потоки атомов могут смешиваться, подобно световым или звуковым волнам. Когда атомы возвращались в нижнюю часть экспериментальной камеры, специалисты определяли вероятность их пребывания в том или ином энергетическом состоянии.

Чтобы контролировать различные источники погрешности, исходящие от гравитации Земли и просто механических колебаний, измерения проводились в двух вакуумных камерах, одна из которых располагалась над плитой, а другая под плитой. Итоговая точность определения G составила несколько десятых процента, о чем и сообщают исследователи на этой неделе в журнале Science.

Дж. Р. Минкел