Físicos logran tomar la medida más precisa de la fuerza de la gravedad

La gravedad puede sentirse fuerte si arroja una bola de boliche a sus pies, pero de hecho es la fuerza más débil.

Compárelo con el electromagnetismo: la atracción de toda la gravedad de la Tierra no puede impedir que tome un clip con un imán del refrigerador.

Esa debilidad hace que la gravedad sea increíblemente difícil de medir.

Un equipo de científicos en China informa que han realizado la medición más precisa de la fuerza de la gravedad midiendo G, la constante gravitatoria newtoniana o universal.

G relaciona la atracción gravitacional entre dos objetos con sus masas y la distancia entre ellos.

La nueva medición es importante tanto para los relojes atómicos de alta potencia como para el estudio del universo, la ciencia de la tierra o cualquier tipo de ciencia que dependa de algún modo de la gravedad.

Los valores medidos por el equipo “tienen las incertidumbres más pequeñas reportadas hasta ahora”, según el artículo publicado en Nature.

Antes de llegar a los experimentos, un poco más sobre lo que es G.

Isaac Newton se dio cuenta de que la fuerza de la gravedad depende de las masas de dos objetos (como un planeta y una luna) y se debilita en proporción a la distancia entre esas masas al cuadrado.

Pero para calcular la fuerza gravitacional real entre dos cosas, debe multiplicar las masas combinadas divididas por la distancia al cuadrado por un número muy, muy, muy pequeño.

Henry Cavendish primero midió indirectamente ese número, G a fines del siglo XVIII.

Dado lo pequeño que es, determinar el verdadero valor de G es muy difícil, y el valor acordado establecido por el Comité Internacional de Datos para Ciencia y Tecnología (CODATA) es mucho menos preciso que los valores acordados para otros números que los científicos utilizan.

En la actualidad, los científicos usan un valor de .0000000000667408, dan o toman 47 partes por millón.

Esencialmente, calcular con esta G es como tratar de pintar con un pincel gordo frente a otros experimentos cuyas constantes son como pintar con pinceles más delgados.

En el nuevo estudio, los científicos realizaron dos cálculos independientes de G utilizando un par de péndulos en el vacío, una configuración de péndulo para cada prueba.

Cada péndulo oscila de un lado a otro entre un par de objetos masivos cuyas posiciones se pueden ajustar.

Los péndulos miden la fuerza de la gravedad de dos maneras.

En primer lugar, miden la diferencia entre la velocidad con la que el péndulo oscila hasta la posición “cerca” o la posición paralela, frente a la posición “lejos” u horizontal.
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También miden cómo cambia la dirección del balanceo del péndulo en función del tirón de las masas de prueba.

Obviamente, los experimentos requieren detectores súper sensibles y configuraciones súper bien controladas para determinar valores precisos para G.

Cada parte debe ser especialmente fabricada y considerada, por lo que la única fuerza posible que actúe sobre el péndulo podría provenir de las masas de prueba.

Además, el laboratorio está en una sala especial en una cueva para controlar los posibles efectos de los cambios de temperatura.

Los investigadores terminaron midiendo 6.674184 y 6.674484 cien mil millonésimas (10^-11) para los métodos de tiempo de oscilación y aceleración angular, respectivamente.

Estas medidas fueron muy precisas, pero aún son diferentes entre sí por razones desconocidas.

Esto podría haber tenido algo que ver con la cuerda utilizada para el péndulo.

Y estos son solo dos de muchos intentos de calcular G, muchos de los cuales no están de acuerdo.

Como revisor del artículo, Stephan Schlamminger del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología escribió en un comentario:

“Li et al. llevaron a cabo sus experimentos con gran cuidado y dieron una descripción detallada de su trabajo.

El estudio es un ejemplo de excelente artesanía en mediciones de precisión.

Sin embargo, el verdadero valor de G sigue sin estar claro.

Varias determinaciones de G que se han realizado durante los últimos 40 años tienen una amplia gama de valores.

Aunque algunas de las incertidumbres relativas individuales son del orden de 10 partes por millón, la diferencia entre los valores más pequeños y más grandes es de aproximadamente 500 partes por millón.

Los científicos que esperan hacer mediciones más precisas de las masas, o para entender cómo se mueven las cosas bajo los efectos de la gravedad, necesitan determinar el valor de G.

Por lo tanto, van a seguir trabajando hasta que ese valor sea seguro, sin lugar a dudas.

Fuente: Gizmodo