После десяти лет экспериментов и проверок физик Стефан Шламмингер раскрыл запечатанный конверт с поправкой, скрывавшей настоящий результат измерения гравитационной постоянной. Учёный из Национального института стандартов и технологий США (NIST) намеренно не знал эту величину, чтобы его ожидания не повлияли на анализ. Полученное значение оказалось отличающимся от результата французской лаборатории.
Гравитационная постоянная, обозначаемая большой G, определяет силу притяжения между объектами во Вселенной. Её пытаются измерить уже более 225 лет, однако точность этих измерений остаётся ниже, чем у констант, связанных с электромагнитным, сильным и слабым ядерными взаимодействиями. Причина в чрезвычайной слабости гравитации: лабораторные массы примерно в 500 миллиардов триллионов раз меньше Земли, поэтому создаваемое ими притяжение почти невозможно зафиксировать.
Современные эксперименты дают результаты, различающиеся примерно на одну десятитысячную, что превышает ожидаемую погрешность. Чтобы проверить измерения Международного бюро мер и весов (BIPM), выполненные в 2007 году в Севре, команда NIST повторила аналогичный эксперимент в Гейтерсберге, штат Мэриленд. Коллега Шламмингера Патрик Эбботт вычел из данных секретное число, а исправление поместил в конверт.
Учёный собирался открыть его в 2022 году, но перед этим команда обнаружила неучтённое влияние атмосферного давления. Окончательное раскрытие состоялось 11 июля 2024 года в 15:00 на конференции по точным электромагнитным измерениям в Авроре, штат Колорадо. «Я действительно расставил все точки над i и перечеркнул все t в этом эксперименте», — сказал Шламмингер. Однако после восстановления исходных данных выяснилось, что поправка оказалась слишком большой, и результат NIST не совпал с французским измерением.
Через два года дополнительного анализа исследователи опубликовали работу в журнале Metrologia. Они получили значение G, равное 6,67387 × 10-11 м3/(кг·с2), что на 0,0235% ниже французского результата. Для повседневной жизни такая разница несущественна, но для фундаментальной физики она значима: другие основные константы известны как минимум с шестью значащими цифрами, тогда как большая G остаётся менее точной.
В экспериментах использовали крутильные весы, принцип которых восходит к опыту Генри Кавендиша 1798 года. В современной установке четыре крупных металлических цилиндра вращались вокруг четырёх меньших масс, подвешенных на тонкой ленте из медно-бериллиевого сплава. Исследователи измеряли закручивание ленты, а затем уравновешивали гравитационный момент электростатической силой; опыты с медными и сапфировыми массами дали практически одинаковый результат. «Каждое измерение важно, потому что истина имеет значение», — отметил Шламмингер, добавив: «Мы должны продолжать». Большая G отличается от малой g: последняя показывает ускорение свободного падения и меняется в зависимости от небесного тела, тогда как G считается универсальной константой.