Cavendish-Experiment, Messung der Anziehungskraft der Gravitation zwischen Bleikugelpaaren, die die Berechnung des Wertes der Gravitationskonstante G ermöglicht. Nach dem Newtonschen Gesetz der universellen Gravitation ist die Anziehungskraft zwischen zwei Objekten (F) gleich G. mal das Produkt ihrer Massen (m 1 m 2) geteilt durch das Quadrat des Abstandes zwischen ihnen (r 2); das heißt, F = Gm 1 m 2 / r 2. Das Experiment wurde 1797–98 vom englischen Wissenschaftler Henry Cavendish durchgeführt. Er folgte einer vorgeschriebenen Methode und benutzte einen Apparat, der von seinem Landsmann, dem Geologen und Astronomen John Michell, der 1793 gestorben war, gebaut worden war.
Die Vorrichtung verfügte über eine Torsionswaage: Ein Holzstab wurde frei an einem dünnen Draht aufgehängt, und an jedem Ende des Stabes hing eine Bleikugel mit einem Gewicht von 0,73 kg. An jedem Ende der Torsionswaage wurde eine viel größere Kugel mit einem Gewicht von 158 kg (348 Pfund) platziert. Die Anziehungskraft zwischen jedem größeren und jedem kleineren Gewicht zog die Enden des Stabes entlang einer abgestuften Skala beiseite. Der Anziehung zwischen diesen Gewichtspaaren wurde durch die Rückstellkraft einer Verdrehung des Drahtes entgegengewirkt, die dazu führte, dass sich die Stange wie ein horizontales Pendel von einer Seite zur anderen bewegte.
Cavendish und Michell haben ihr Experiment nicht als Versuch verstanden, G zu messen. Die Formulierung des Newtonschen Gravitationsgesetzes unter Einbeziehung der Gravitationskonstante erfolgte erst Ende des 19. Jahrhunderts. Das Experiment wurde ursprünglich zur Bestimmung der Erddichte entwickelt.
Michell hatte wahrscheinlich vorgehabt, die Gewichte von Hand zu bewegen, aber Cavendish erkannte, dass selbst die kleinste Störung, wie die durch den Unterschied der Lufttemperatur zwischen den beiden Seiten der Waage, die winzige Kraft, die er messen wollte, überfluten würde. Cavendish stellte den Apparat in einen versiegelten Raum, in dem er die Gewichte von außen bewegen konnte. Er beobachtete das Gleichgewicht mit einem Teleskop. Durch Messen, wie weit sich der Stab von einer Seite zur anderen bewegte und wie lange diese Bewegung dauerte, konnte Cavendish die Gravitationskraft zwischen dem größeren und dem kleineren Gewicht bestimmen. Er bezog diese Kraft dann auf das Gewicht der größeren Kugeln, um die mittlere Dichte der Erde als 5,48-fache der von Wasser oder in modernen Einheiten als 5,48 Gramm pro Kubikzentimeter zu bestimmen - nahe dem modernen Wert von 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter.
Das Cavendish-Experiment war nicht nur für die Messung der Erddichte (und damit ihrer Masse) von Bedeutung, sondern auch für den Nachweis, dass das Newtonsche Gravitationsgesetz auf Skalen wirkte, die viel kleiner sind als die des Sonnensystems. Seit dem späten 19. Jahrhundert wurden das Cavendish-Experiment verfeinert wurde zur Bestimmung von G verwendet.
