Un equipo de científicos ha logrado medir el campo gravitacional más pequeño conocido hasta la fecha. A detalle, midió la atracción gravitacional entre dos esferas de oro de unos 2 milímetros de diámetro y 90 miligramos de masa. Los resultados pueden ayudarnos a mejorar nuestra comprensión de los campos gravitacionales extremadamente débiles.
El estudio, cuyo autor principal es Tobias Westphal de El Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica en Austria, fue publicado en Nature.
Modelos para describir el universo
Hay un problema con los modelos que tenemos para describir el Universo; en particular, la forma en cómo se comporta la gravedad. La Relatividad General de Einstein, modelo usado en la descripción de la gravedad a gran escala, funciona muy bien en muchos contextos. No obstante, en escalas muy pequeñas, deja de funcionar y da paso a la mecánica cuántica.
La Relatividad General reemplazó a un anterior modelo: la ley de gravitación universal de Newton. Esta última nos dice que la atracción gravitacional entre dos objetos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. La gravitación de Newton funciona muy bien en Enescalas más terrestres, pero ¿qué pasa con gravedad en escalas muy pequeñas?
Si bien estas son muy difíciles de medir, es posible encontrar algunas pistas si estudiamos la gravedad de las cosas muy pequeñas. El equipo de investigación tuvo esta idea en mente.
«Buscar el campo gravitacional de masas pequeñas es bastante interesante porque en realidad no sabemos cómo y si es que las leyes de la gravitación realmente son válidas para ellas», dijo el coautor Hans Hepach a IFLScience.
Campos gravitacionales muy pequeños
Para lograr medir un campo gravitacional tan pequeño, el equipo apeló al experimento de Cavendish, diseñado en el siglo XVIII, el cual buscó medir la fuerza de gravedad entre dos masas y dar los primeros valores precisos para la constante gravitacional.
Westphal y sus colegas modificaron el dicho experimento en sus pruebas de atracción gravitacional a pequeña escala. De esa manera, utilizaron dos diminutas esferas de oro, cada una de solo 92 miligramos de masa. Las unieron con una varilla de vidrio con un espacio 40 milímetros entre ellas. Una de las esferas era la masa de prueba y la otra el contrapeso; una tercera esfera, la masa fuente, se movió cerca de la primera para crear una interacción gravitacional.
Cuando uno trabaja con pequeñas escalas, necesita tener en cuenta una serie de perturbaciones. Empleando un escudo de Faraday, buscaron evitar que las esferas pudieran interactuar electromagnéticamente. Además, el experimento se llevó a cabo en una cámara de vacío para prevenir interferencias acústicas y sísmicas.
El equipo midió los movimientos de la primera esfera, mientras movía repetidamente la segunda cada vez más cerca y más lejos. Así, los resultados fueron compatibles con las predicciones de Newton y Einstein, cuyos modelos funcionan muy bien en la mayoría de situaciones cotidianas.
Se espera seguir y observar el comportamiento de la gravedad en escalas más pequeñas, para objetos que puedan estar gobernados por las reglas cuánticas. Por el momento, el experimento lleva a los científicos un pequeño paso más cerca de explorar el lado cuántico de la gravedad.
«Nuestro experimento proporciona un camino viable para entrar y explorar un régimen de física gravitacional que implica pruebas de precisión de la gravedad con masas de fuentes microscópicas aisladas en o por debajo de la masa de Planck», escribieron en su artículo.
