El nuevo valor de la constante de gravitación G

viernes, 19 de junio de 2015

El nuevo valor de la constante de gravitación G

Una constante fundamental que define el tamaño de la fuerza gravitacional entre todos los objetos ha sido finalmente “rebajada” como consecuencia del estudio del comportamiento peculiar cuántico de los átomos. Los nuevos resultados podrían ayudar a establecer el valor oficial de la constante gravitacional, e incluso puede ayudar a los científicos a encontrar evidencias de dimensiones extra del espacio-tiempo, dijo el coautor del estudio Guglielmo Tino, un físico atómico en la Universidad de Florencia en Italia. 

Según la leyenda, Sir Isaac Newton formuló por primera vez su teoría de la gravedad después de ver una manzana caer. En las ecuaciones de Newton, la fuerza de la gravedad crece con la masa de dos objetos en cuestión, y la fuerza se vuelve más débil cuanto más distantes están los objetos  uno del otro. El erudito Inglés sabía que las masas de los objetos tenían que ser multiplicada por una constante, o "gran G"-sin entrar en conspiraciones masónicas-, con el fin de poder calcular la fuerza gravitacional entre dos objetos, pero no era capaz de calcular su valor. ("G" es diferente a" g", que es la aceleración de la gravedad local, en la Tierra.) En 1798, el científico Henry Cavendish calculó G para determinar la masa de la Tierra. Para ello, Cavendish suspendió dos pesas en un alambre, con enormes esferas de plomo colocadas a diferentes distancias cercanas, y luego medió la cantidad de giro de las mancuernas  causado por la fuerza atractiva de la gravedad de las pesas vecinas. Desde entonces, casi todos los esfuerzos para medir  G han utilizado alguna variación del método de Cavendish. Muchos de estos experimentos tiene valores bastante precisos - que discrepaban entre sí. Esto se debe a que era demasiado difícil de identificar todas las posibles fuentes de error en los complicados sistemas utilizados, dijo Holger Müller, un físico atómico de la Universidad de California, Berkeley, quien no participó en el nuevo estudio. "La fuerza de la gravedad es simplemente muy pequeña, por lo que cualquier cosa, como corrientes de aire puede influenciar a las cargas eléctricas dando un resultado falso ", dijo Müller a Live Science. Como resultado,  G se conoce con mucha menos precisión que las otras constantes fundamentales, tales como la velocidad de la luz o de la masa de un electrón, dijo Tino a Live Science. 

Los grandes sistemas no parecían estar funcionando para su cálculo, por lo que los investigadores decidieron ir al “mundo cuántico”. Enfriando átomos de rubidio a justo por encima de la temperatura del cero absoluto (menos de 459.67 grados Fahrenheit, o menos de 273,15 grados centígrados), donde los átomos casi no se mueven. Luego, los investigadores pusieron los átomos  en el interior de un tubo de vacío y los dejó caer, en lo que se llama una fuente atómica. También colocaron varios cientos de libras de tungsteno cerca. Para ver como el tungsteno distorsionaba el campo gravitatorio y utilizaron la mecánica cuántica, esas reglas extrañas que rigen las partículas subatómicas. A pequeña escala, las partículas como los átomos también pueden comportarse como ondas - que significa que pueden tomar dos caminos diferentes al mismo tiempo-. Así que el equipo estudió los caminos de los átomos de rubidio que tomaron al caer y, a continuación, utilizaron un dispositivo llamado interferómetro atómico para medir cómo cambiaron las formas de onda según los distintos caminos. El cambio en los picos y valles de los caminos cuando se recombinaron fue el resultado de la atracción gravitacional de las masas de tungsteno. La nueva medición de G - 6.67191 (99) X 10 ^ -11 metros cúbicos / segundo kilogramos ^ 2 , la anterior era de 6.67384(80)x10^-11 – aunque sigue siendo menos precisa que otras constantes universales, pero debido a que utiliza átomos individuales, los científicos pueden estar más seguros de que los resultados no están sesgados por los errores ocultos que frustraron las más complicadas configuraciones de los experimentos anteriores. El logro es impresionante, dijo Müller. "Pensé que este experimento sería casi imposible de realizar, debido a que la influencia de esas masas, en tirón gravitatorio es muy pequeño. Es realmente un gran avance." 

El nuevo experimento plantea la esperanza de que las futuras mediciones pueden finalmente establecerse en un valor más preciso para  G. Los hallazgos también podrían ayudar a los científicos a descubrir si hay algo más extraño en juego. Algunas teorías sugieren que las dimensiones extra podrían deformar los campos gravitacionales en nuestro propio mundo de cuatro dimensiones. Estas distorsiones probablemente serían muy sutiles y sólo sería perceptible a distancias muy pequeñas. De hecho, otros han sugerido que los diferentes resultados de otros laboratorios han conseguido fueron causadas por esta intrusión extradimensional, dijo Tino. Al descartar errores metodológicos, la nueva técnica podría ser usada para encontrar evidencia de dimensiones extra, dijo. El nuevo valor de G fue publicado 18 de junio en la revista Nature.