ИСТИНА

Сформулирована задача, описывающая движение крутильных весов, в неоднородном гравитационном поле при наличие случайных помех, с пятью степенями свободы: четыре маятниковых и одна «метрологическая» крутильная. Получена система нелинейных дифференциальных уравнений для данной механической системы. Разработаны численные методы решения такой задачи. Решена задача движения крутильных весов по маятниковым степеням свободы. Определены частоты маятниковых колебаний. Исследована зависимость амплитуд маятниковых колебаний от уровня действующего сейсмического шума. Исследованы нелинейные связи различных мод маятниковых колебаний. Решена задача движения крутильных весов по основной «метрологической» крутильной моде с учетом возмущения ее маятниковыми колебаниями и случайным шумом. В спектре крутильных колебаний показано наличие, помимо основной крутильной моды, комбинационных мод. Исследована зависимость параметров комбинационных мод от геометрии крутильной системы. Показано, что при оптимальном выборе линейных размеров системы влияние комбинационных мод может быть сведено к минимуму. Выполнено численное моделирование отклика крутильных весов на возмущения на сверхнизких частотах (в частности, на приливные наклоны). Выполнен теоретический анализ неупругих свойств крутильной нити. Показано, что неупругие потери в нити подвеса могут приводить к систематической ошибке в определении гравитационной постоянной. Разработан высокоточный алгоритм спектрально-временного оценивания неизвестных параметров крутильной моды. Алгоритм основан на корреляционном (фазовом методе), точность метода в несколько раз превышает традиционный метод МНК. По данным Баксанского лазерного интерферометра получена экспериментальная оценка сейсмического фона горизонтальных ускорений в широком диапазоне частот в условиях подземной лаборатории. Численное моделирование эффекта действия сейсмических шумов показало, что этот эффект может значимо менять частоту крутильных колебаний, формируя систематическую погрешность в значении G. Данный результат является новым, из которого следует вывод, что на уровне относительной точности 10-30 ppm в значение G должна вноситься соответствующая поправка. В лаборатории Хуаджуньского университета (Китай) подготовлена экспериментальная установка для нового определения гравитационной постоянной и проведены предварительные эксперименты. По данным предварительных экспериментов получено новое значение гравитационной постоянной с относительной точностью порядка 50 ppm. По договоренности с китайской стороной само значение гравитационной постоянной будет впервые сообщено в статье, которая будет опубликована в конце текущего года. В целом, комплексный теоретико-экспериментальный подход в задаче определения значения гравитационной постоянной является новым, позволяющим формулировать задачу как «Изучение ньютоновской гравитационной постоянной: точное определение и возможные вариации». Такая задача будет предметом детального исследования в будущем совместном проекте тех же партнеров. Двухлетний опыт показал плодотворность такого сотрудничества.