Measurement of gravitational and thermal effects in a liquid-actuated torsion pendulum.


Journal

The Review of scientific instruments
ISSN: 1089-7623
Titre abrégé: Rev Sci Instrum
Pays: United States
ID NLM: 0405571

Informations de publication

Date de publication:
01 Nov 2023
Historique:
received: 15 06 2023
accepted: 05 10 2023
medline: 1 11 2023
pubmed: 1 11 2023
entrez: 1 11 2023
Statut: ppublish

Résumé

We describe a proof-of-principle experiment aiming to investigate the inverse-square law of gravitation at the centimeter scale. The sensor is a two-stage torsion pendulum, while actuation is accomplished by a variable liquid mass. The time-varying gravitational force is related to the level of the circulating fluid in one or two containers at a short distance from the test mass, with all moving mechanical parts positioned at a large distance. We provide a description of the apparatus and present the first results. We identified a systematic effect of thermal origin, producing offsets of few fNm in torque and of about 10 pN in force. When this effect is neutralized, the measurements agree well with the predictions of simulations. We also discuss the upcoming instrument upgradations and the expected sensitivity improvement that will allow us to perform measurements with adequate accuracy to investigate the unexplored regions of the α-λ parameter space of a Yukawa-like deviation from the Newtonian potential.

Identifiants

pubmed: 37909837
pii: 2919155
doi: 10.1063/5.0162604
pii:
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

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IM

Informations de copyright

© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.

Auteurs

Annalisa Allocca (A)

Dipartimento di Fisica, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.
INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Massimo Bassan (M)

Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.
INFN - Sezione di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.

Martina De Laurentis (M)

INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.
Dipartimento di Matematica e Applicazioni, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.

Rosario De Rosa (R)

Dipartimento di Fisica, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.
INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Luciano Di Fiore (L)

INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Luca D'Onofrio (L)

Dipartimento di Fisica, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.
INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Luciano Errico (L)

Dipartimento di Fisica, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.
INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Fabio Garufi (F)

Dipartimento di Fisica, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.
INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Aniello Grado (A)

INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.
INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italy.

C D Hoyle (CD)

Department of Physics & Astronomy, Cal Poly Humboldt, Arcata, California 95521, USA.

David Lucchesi (D)

INFN - Sezione di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.
INAF - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italy.

Yury Minenkov (Y)

INFN - Sezione di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.

Giuseppe Passeggio (G)

INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Giuseppe Pucacco (G)

Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.
INFN - Sezione di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.

Valeria Sequino (V)

Dipartimento di Fisica, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.
INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Oreste Tarallo (O)

INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.
Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Napoli "Federico II," Napoli, Italy.

Lucia Trozzo (L)

INFN - Sezione di Napoli, Napoli, Italy.

Massimo Visco (M)

INFN - Sezione di Roma Tor Vergata, Roma, Italy.
INAF - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italy.

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