Constante de gravitación universal

La medida de G fue obtenida implícitamente por primera vez por Henry Cavendish en 1798.Esta medición ha sido repetida por otros experimentadores aportando mayor precisión.Lo que se corresponde a una incertidumbre relativa dees la constante de gravitación universal cuyo valor es:[1]​ Solo se sabe con certeza que son correctas las primeras cifras decimales: se trata de una de las constantes físicas que han sido determinadas con menor precisión.Esto ocasiona dificultades a la hora de medir con precisión la masa de los diferentes cuerpos del sistema solar, como el Sol o la Tierra.Sin embargo, Cavendish no pretendía obtener el valor de G, sino medir la densidad de la Tierra —que resultó «ser 5.48 veces la del agua»—, sin hacer ninguna referencia a la constante G o a Newton, aunque sí aplicó la ley propuesta por él para comparar fuerzas gravitatorias entre masas diferentes.[6]​ Sin embargo, tuvo la oportunidad de estimar el orden de magnitud de la constante cuando supuso que "la densidad media de la tierra podría ser cinco o seis veces mayor que la densidad del agua", lo que equivale a una constante gravitatoria del orden:[7]​ Una medida fue intentada en 1738 por Pierre Bouguer y Charles Marie de La Condamine en su "Expedición peruana".Bouguer minimizó la importancia de sus resultados en 1740, sugiriendo que el experimento al menos había probado que la Tierra no podía ser una Tierra hueca, como algunos pensadores de la época, incluyendo Edmond Halley, había sugerido.El resultado informado por Charles Hutton (1778) sugirió una densidad de 4.5 g/cm3 (4 1/2 veces la densidad del agua), aproximadamente un 20% por debajo del valor moderno.[9]​ Esto condujo inmediatamente a estimaciones sobre las densidades y masas del Sol, la Luna y los planetas, enviadas por Hutton a Jérôme Lalande para incluirlas en sus tablas planetarias.Como se discutió anteriormente, establecer la densidad promedio de la Tierra es equivalente a medir la constante gravitacional, dado Radio medio de la Tierra y la aceleración gravitatoria media en la superficie de la Tierra, al establecer[5]​[10]​ Determinó un valor para G implícitamente, utilizando una balanza de torsión inventada por el geólogo Rev.Su débil atracción por otras bolas colocadas a lo largo de la viga fue detectable por la desviación que causó.A pesar de que el diseño experimental se debe a Michell, el experimento ahora se conoce como el experimento de Cavendish por su primera ejecución exitosa por Cavendish.Es sorprendentemente preciso, aproximadamente un 1 % por encima del valor moderno (comparable a la incertidumbre estándar declarada del 0,6 %)..[11]​ La precisión del valor medido de G ha aumentado solo modestamente desde el experimento original de Cavendish.Las mediciones fueron realizadas con péndulos por Francesco Carlini (1821, 4.39 g/cm3), Edward Sabine (1827, 4.77 g/cm3), Carlo Ignazio Giulio (1841, 4.95 g/cm3) y George Biddell Airy (1854, 6.6 g/cm3).[14]​ El experimento de Cavendish fue repetido por primera vez por Ferdinand Reich (1838, 1842, 1853), quien obtuvo el valor de 5.5832 (149) g·cm−3,[15]​ que es peor que el resultado de Cavendish, difiriendo del valor moderno en 1.5%.[16]​ El experimento de Cavendish permitió obtener mediciones más confiables que los experimentos tipo "Schiehallion" (deflección) o los tipo "Peruanos" (período en función de la altitud).Además de Poynting, las mediciones realizadas por C. V. Boys (1895)[19]​ y Carl Braun (1897),[20]​ con resultados compatibles que indican un valor de G = 6.66 (1)x10−11 m3⋅kg−1⋅s−2.La notación moderna con la constante G fue introducida por Boys en 1894[5]​ y se convirtió en estándar a finales de la década de 1890, citándose normalmente los valores en el sistema cgs.[21]​ Arthur Stanley Mackenzie en Las leyes de la Gravitación (1899) revisa los trabajos realizados en el siglo XIX.[22]​ Poynting es el autor del artículo "Gravitation" en la Enciclopædia Britannica undécima edición (1911).Allí, él cita un valor de G = 6.66x10−11 m3⋅kg−1⋅s−2 con una incerteza del 0.2%.En 1969, se citó el valor recomendado por el National Institute of Standards and Technology (NIST) con una incertidumbre estándar del 0,046 % (460 ppm), rebajada al 0,012 % (120 ppm) en 1986.Pero la continua publicación de mediciones contradictorias llevó al NIST a aumentar considerablemente la incertidumbre estándar en el valor recomendado de 1998, por un factor de 12, hasta una incertidumbre estándar del 0,15%, mayor que la dada por Heyl (1930).La incertidumbre se redujo de nuevo en 2002 y 2006, pero volvió a aumentar, en un 20% más conservador, en 2010, igualando la incertidumbre estándar de 120 ppm publicada en 1986.La siguiente tabla muestra los valores recomendados por el NIST de Estados Unidos desde 1969: En agosto del 2018, un grupo de investigadores chinos anunciaron una nueva medición basada en balanzas de torsión, 6.674184(78)x10−11 m3⋅kg−1⋅s−2 y 6.674484 (78)x10−11 m3⋅kg−1⋅s−2 basados en dos métodos diferentes.[36]​ Se sostiene que estos son los valores de medición más precisos realizados a la fecha, con una desviación estándar de solo 12 ppm.La diferencia de 2.7 desviaciones estándar entre los dos resultados que podría haber fuentes de error que no han sido tenidas en cuenta.