Se hace la medición más precisa jamás de la fuerza de gravedad

Existen cuatro fuerzas en la Naturaleza: la electromagnética, la nuclear fuerte y débil y la más compleja de entender hoy, la fuerza de la gravedad. De hecho, aunque está presente siempre, es muy difícil de medir con precisión. Por ello, un grupo de científicos en China han reportado sus nuevas mediciones de la fuerza de gravedad, que de acuerdo a ellos, es la medida más precisa de G, la constante newtoniana (e universal), que relaciona la atracción gravitacional entre dos objetos y la distancia entre ellos. Newton fue quien postulara la ecuación que rige este comportamiento. De acuerdo a los físicos chinos, sus mediciones son las que tienen la menor incertidumbre posible. Sus hallazgos se publicaron en Nature.

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La ecuación de Newton indica que la Fuerza Gravitacional entre dos objetos es:

F = G (m1 * m2) / r^2

Newton halló que la fuerza de gravedad depende de la masa de los objetos, por ejemplo, un planeta con una luna, y se debilita en proporción a la distancia entre las masas por un valor de r al cuadrado. Pero para calcular la fuerza gravitacional entre dos cosas, hay una constante que Newton encontró, llamada constante universal gravitatoria, la cual se denomina como G y que Henry Cavendish midió por vez primera a finales del siglo XVIII.

Medir el valor exacto de G es realmente difícil. En este nuevo trabajo, los científicos usaron dos métodos independientes de cálculo de G usando un par de péndulos en el vacío, un péndulo para cada prueba. Los péndulos se movían entre un par de objetos masivos cuya posición podía ser ajustada. La medición se hizo entonces así: Primero midieron la diferencia entre qué tan rápido el péndulo se mecía cerca de su posición en paralelo contra qué tan lejos se movía en su posición horizontal. También los físicos midieron cómo cambiaba la dirección del movimiento basándose en cómo colocaban las masas de prueba.

Esto requirió de detectores ultrasensibles en condiciones muy controladas para determinar con mucha precisión el valor de G. Además, el experimento se realizó en una cueva con la intención de controlar incluso los cambios debidos a la temperatura. Los investigadores terminaron con mediciones de 6.674184 y 6.674484 con una precisión de cien mil millonésimas. A pesar de esto, las diferencias -aunque infinitamente pequeñas- entre ambos experimentos aún no se explican y hay quien piensa que se trató de un problema con la cuerda usada en cada péndulo.

Antes se habían hecho mediciones de G pero se supone que éstas son las más precisas. Sin embargo, el revisor del artículo, Stephan Schlamminger, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología escribió: “Li et al. llevaron a cabo sus experimentos con mucho cuidado y además, han descrito a detalle su trabajo. El estudio es un ejemplo de un excelente esfuerzo para hacer medidas con suma precisión. Sin embargo, el valor exacto de G se mantiene aún en el misterio. Varias determinaciones de G que se han hecho en el pasado, por lo menos en los pasados 40 años, tienen un margen significativo de valores, algunos en el orden de 10 partes por millón. La diferencia máxima entre todos estos valores es de alrededor de 500 partes por millón”.

La medición de G es fundamental porque a la fecha nadie sabe la razón de esta constante universal y para poder introducir la gravedad en una teoría general de la física, necesitaría ser explicada y a la fecha no hay ningún argumento definitivo. De hecho, hay cosmólogos que piensan que esta constante no lo es y que se ha modificado con el paso del tiempo de existencia del Universo en el que vivimos.

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