Stała grawitacji

stała fizyczna służąca do opisu pola grawitacyjnego

Stała grawitacji (oznaczenie: G) – stała fizyczna służąca do opisu pola grawitacyjnego. Jako pierwszy wyznaczył ją Henry Cavendish, używając do tego wagi skręceń (eksperyment Cavendisha). Obecnie używana wartość została opublikowana w 2018 roku przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) i wynosi[1]:

gdzie: s – sekunda, m – metr, kg – kilogram.

W astronomii użytecznie jest wyrazić stałą grawitacji jako:

gdzie to masa Słońca, zaś pc – parsek.

Zgodnie z prawem powszechnego ciążenia Newtona, dwa ciała punktowe (tzn. takie, że ich wzajemna odległość jest większa od ich własnych rozmiarów) o masach i odległe o działają na siebie z siłą, której wartość wynosi:

Wzór ten można stosować również dla ciał o symetrii sferycznej. Wówczas oznacza odległość pomiędzy środkami tych ciał.

Dla elektronów oddziaływanie grawitacyjne można uważać za egzotyczne ultrasłabe kulombowskie przyciągające oddziaływanie elektromagnetyczne (elektrostatyczne) 20. rzędu w stałej struktury subtelnej Jak łatwo sprawdzić, zachodzi związek, który to wyraża[2]

lub inaczej wprost

definiujący też tzw. silną stałą grawitacji dla elektronu

Kładąc gdzie jest zredukowaną komptonowską długoscią fali, i przepisując równość w języku energii

otrzymujemy energię grawitacyjną oddziaływania dwóch elektronów względem nieskończoności w odległości równej zredukowanej komptonowskiej długości fali w postaci poprawki promienistej typu przesunięcia Lamba w elektrodynamice kwantowej jako

tzn. względem energii spoczynkowej elektronu.

Wynik ten można otrzymać w ramach kwantowej teorii cząstek elementarnych w teorii wszechświata pięciowymiarowego[3]. Daje ona odwrócone spektrum Rydberga cząstek elementarnych o masach

tzn. dla elektronu jako bardzo niskoenergetycznego wzbudzenia próżni

Podobne, choć trochę odchylone od wartości CODATA i bardziej skomplikowane, wyrażenie znaleziono też z prostych rozważań geometrycznych jako[4]:

ustanawiające równanie nieliniowe na przybliżoną wartość stałej struktury subtelnej:

dające rozwiązanie: wobec wartości CODATA

PrzypisyEdytuj

  1. CODATA Value 2018: Newtonian constant of gravitation. [dostęp 2020-01-12].
  2. Kalinski, M. QED-Like Simple High Order Perturbative Relation between the Gravitational Constant G and the Planck Constant h. „Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology”. 7 (2), s. 595, 2021. DOI: 10.4236/jhepgc.2021.72034. 
  3. Tarkowski, W. A Toy Model of the five-dimensional universe with the cosmological constant. „International Journal of Modern Physics A”. 19 (29), s. 5031, 2004. DOI: 10.1142/S0217751X04019366. Bibcode2004IJMPA..19.5051T}. 
  4. Sánches, J. Calculation of the Gravitational Constant G Using Electromagnetic Parameters. „Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology”. 3 (1), s. 595, 2017. DOI: 10.4236/jhepgc.2017.31012.