Un pilar de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, y un elemento básico de las demostraciones de clase de ciencias de la escuela secundaria, ha superado su prueba más estricta hasta el momento. Un nuevo experimento basado en el espacio a bordo del satélite europeo MICROSCOPE ha confirmado con una precisión sin precedentes que masas hechas de diferentes materiales caen exactamente a la misma velocidad bajo la acción de la gravedad.
Es «realmente bueno» tener la teoría de Einstein confirmada con tanta precisión, dice Eugene Lim, físico teórico del King’s College de Londres que no participó en el trabajo. Los resultados no son sorprendentes, agrega, pero este tipo de experimentos podrían ayudar a los físicos a delimitar futuras teorías gravitacionales que encajen con la teoría cuántica y predigan mejor cómo se comportan los agujeros negros.
MICROSCOPE se lanzó en 2016 para probar el principio de equivalencia débil de Einstein. En pocas palabras, el principio establece que la gravedad es universal. No importa de qué esté hecho un objeto, ya sea plomo o aserrín, se acelerará de la misma manera bajo un campo gravitatorio. En una demostración famosa, posiblemente apócrifa, se dice que el famoso astrónomo y físico Galileo Galilei dejó caer dos esferas de diferentes masas desde lo alto de la Torre Inclinada de Pisa y las vio aterrizar al mismo tiempo. (En realidad, muchos historiadores están de acuerdo en que este fue probablemente solo uno de los experimentos mentales de Galileo). Los físicos han continuado con la tradición durante siglos, hurgando y empujando este principio bajo una variedad de condiciones experimentales.
El espacio es solo la última frontera para tales pruebas. Una cámara dentro del MICROSCOPIO contenía una serie de cilindros cargados eléctricamente hechos de aleación de platino y titanio. Estas masas de prueba se mantuvieron en su lugar gracias a la electricidad estática mientras orbitaban alrededor de la Tierra. Debido a que orbitar es equivalente a caer, al menos en lo que respecta a la gravedad, las masas se mantuvieron esencialmente en un estado de caída libre constante. Un sensor eléctrico extremadamente sensible medía la cantidad de voltaje requerida para mantener estacionario cada objeto.
Si uno de los objetos acelerara más rápido que el otro, necesitaría un voltaje más alto para mantenerse en su lugar. Pero eso no es lo que pasó. Como era de esperar, las tasas de aceleración de los dos objetos permanecieron iguales. a lo largo del experimentolos investigadores informan hoy en Cartas de revisión física.
Es posible que los resultados no reescriban ningún libro de texto, dice el colíder de la misión, Manuel Rodrigues, ingeniero de investigación en ONERA, el laboratorio aeroespacial francés. Pero son más precisos que los logrados por experimentos anteriores, dice, incluido un estudio de 2017 que también usó MICROSCOPE. «Pudimos mejorar la precisión de las mediciones en un factor de 10».
Lim agrega que la precisión del nuevo estudio da confianza al trabajo anterior sobre varios aspectos del principio. «Ahora sabemos que los resultados que obtuvimos de otros experimentos son sólidos».
Tal trabajo podría ayudar a los físicos a reparar los agujeros en la teoría de la relatividad general de Einstein, que muchos físicos creen que está incompleta, dice Lim. Es difícil reconciliar la relatividad general con la mecánica cuántica, por ejemplo.
Rodrigues agrega que los científicos no entienden completamente cómo cuadrar la relatividad general con fenómenos como los agujeros negros, donde las fuerzas gravitatorias son tan fuertes que impiden que la luz se escape.
Experimentos como MICROSCOPE podrían ayudar a los científicos a desarrollar nuevas teorías para resolver estos dilemas, dice Lim.
