I fisici hanno cercato per dieci anni di misurare la costante gravitazionale — e ancora non sono riusciti a trovare un valore unico della “grande G”.

Nuovo risultato della misura della costante gravitazionale da NIST

*Fisici del National Institute of Standards and Technology (NIST) negli Stati Uniti hanno completato un esperimento decennale per misurare la costante gravitazionale G. Il valore ottenuto differisce sia dal precedente risultato francese che dal valore di riferimento internazionale, ma è stato identificato un fenomeno precedentemente trascurato che potrebbe spiegare le discrepanze tra le diverse misure.*

Cos'è il “grande G”?
La costante gravitazionale G descrive la forza di attrazione tra due masse. È una delle costanti fondamentali della fisica, ma il suo valore esatto rimane oggetto di discussioni da oltre 200 anni. La gravità è la più debole delle quattro forze fondamentali, quindi misurarla con alta precisione in laboratorio è estremamente difficile.

Al giorno d'oggi esistono 16 valori sperimentali di G ottenuti da diversi gruppi scientifici. Come ha osservato il fisico NIST Stephan Schlamminger per *Refractor*, “i dati sono molto dispersi e l'incertezza è dell'ordine di 10⁻⁶ parti”.

Perché è stato scelto l'esperimento francese?
Invece di effettuare una nuova misura, la squadra di Schlamminger ha deciso di riprodurre l’esperimento del 2014 condotto presso il Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) in Francia. Questo esperimento aveva prodotto uno dei valori più devianti di G, quindi la sua ripetizione poteva rivelare errori sistematici nascosti.

* L’installazione è stata trasferita attraverso l’Atlantico al laboratorio NIST a Gaithersburg, Maryland.

* Il lavoro è iniziato nel 2016 e ha durato dieci anni.

Risultato
Il valore ottenuto:

\[

G = (6.67387 \pm 0.00038) \times 10^{-11}\; \text{m}^3\,\text{kg}^{-1}\,\text{s}^{-2}

\]

Questo numero è inferiore dell'0,0235 % rispetto al risultato francese originale. Nel contesto di altre costanti fondamentali misurate con precisione fino a decine di cifre dopo la virgola, tale discrepanza rimane significativa.

La fonte d’errore scoperta
Il principale risultato è l’effetto dell'aria residua. Durante il funzionamento del sistema, la camera viene evacuata per creare un vuoto, ma non è possibile eliminare completamente l'aria. “C'è sempre una piccola quantità di aria – detta pressione residua”, spiega Schlamminger. Questa atmosfera residua esercita una debole forza sul sistema, che gli esperimenti precedenti non avevano considerato.

Questo fattore potrebbe essere la chiave per comprendere le cause delle discrepanze nei risultati della misura di G in tutto il mondo.

Cosa succede dopo?
Schlamminger non è ancora pronto a applicare questa scoperta a tutti gli altri esperimenti. “Bisogna esaminare ogni esperienza separatamente e capire cosa è stato fatto esattamente”, dice. Il nuovo valore è leggermente più basso del valore consigliato da CODATA (2018), ma la causa precisa della discrepanza non può ancora essere determinata.

“Finora pensiamo che possa essere legato a una serie di effetti, ma non è ancora chiaro quali di essi influenzino i risultati”, ha concluso lo scienziato.