Tendencias21

Confirman en el espacio la universalidad de la caída libre

Un experimento desarrollado en el interior de un satélite orbitando la Tierra a 710 kilómetros de altitud ha comprobado con una exactitud sin precedentes la universalidad de la caída libre: todos los cuerpos caen en el vacío a la misma velocidad independientemente de su masa. Se confirma así el principio de equivalencia, uno de los fundamentos de la Relatividad General propuesta por Einstein hace más de 100 años.

Confirman en el espacio la universalidad de la caída libre

Los primeros resultados del minisatélite francés Microscope confirman la validez del principio físico según el cual todos los cuerpos caen en el vacío a la misma velocidad, independientemente de su masa o de su composición química, y siguen movimientos idénticos.

Se ha comprobado con dos masas diferentes en el interior del satélite: una de 400 gramos constituida en un 90% de platino, la otra de 300 gramos de peso constituida en un 90% de titanio. Como el satélite está en órbita, no cae sobre la Tierra y el sistema puede medir las aceleraciones en las dos masas con una precisión 100 veces mejor que la que podría obtenerse sobre la superficie terrestre.

Microscope (MICROSatellite à trainée Compensée pour l’Observation du Principe d’Équivalence) ha conseguido 1.900 órbitas útiles para la medida del principio de equivalencia, lo que equivale a una caída de 85 millones de kilómetros, la mitad de la distancia que hay entre la Tierra y el Sol, según se informa en un comunicado.

Después de haber analizado solamente el 10% de los datos reunidos hasta ahora, el equipo de análisis de la información obtenida por Microscope mejora la precisión del test del principio de equivalencia en un factor 10. Los resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters.

Los nuevos datos demuestran, con una precisión inédita, que los cuerpos caen en el vacío con la misma aceleración. Aunque este principio ya estaba sólidamente constituido, los nuevos datos arrojan una nueva confirmación de la Relatividad General propuesta por Albert Einstein hace más de un siglo.

Principio de equivalencia

Esta teoría se concibió asumiendo que el Principio de Equivalencia era cierto. Señala que espacio y tiempo están unidos en un continuo espacio-tiempo de cuatro dimensiones y la gravitación resulta de una curvatura del espacio tiempo, que se deforma por la presión de la materia.

Esta teoría de la gravitación ya fue verificada experimentalmente hace poco mediante la detección de las ondas gravitacionales. Pero la teoría cuántica de campos, otra de las grandes teorías del siglo pasado, que describe fielmente el mundo de las partículas elementales y de lo infinitamente pequeño, parece irreconciliable con la Relatividad General.

La búsqueda de una teoría universal, de la gravitación por un lado, y cuántica por otro, es el santo grial de la física de nuestro siglo. Algunas teorías predicen una violación del principio fundador de la Relatividad General, la equivalencia entre gravitación y aceleración, a un nivel muy débil.

Pero los datos obtenidos por Microscope destierran la posible inconsistencia de esta equivalencia y aportan nuevas restricciones a las teorías que proponen revisar la Relatividad General. Otra consecuencia del hallazgo del satélite francés que no dejará sin consecuencias al mundo de la Física.

De no haberse confirmado el principio de equivalencia, también habría supuesto una revolución en el campo de la física, porque supondría admitir la existencia de fenómenos físicos desconocidos capaces de violar este principio.

500 años experimentando

Se cree que Galileo (1564-1642) había comprobado el principio de equivalencia lanzando dos objetos desde lo alto de la torre de Pisa. En 1971, el  astronauta Dave Scott  lanzó también una pluma y un martillo sobre la superficie lunar y los dos objetos llegaron al suelo selenita al mismo tiempo.

En los últimos 500 años, este principio se ha comprobado multitud de veces.  Sin embargo, ni Galileo, ni Newton, ni sus sucesores, hasta la llegada de Einstein, habían comprendido este principio, hoy llamado principio de equivalencia. La explicación de Einstein es uno de los fundamentos de la Relatividad General. Y hoy se confirma con los datos de un satélite de 300 kilos orbitando la Tierra a 710 kilómetros de altitud.

Se confirma así que la gravitación se manifiesta obligando a todos los cuerpos materiales a seguir la curvatura geométrica del espacio-tiempo. Y que como todos los cuerpos ocupan el mismo espacio-tiempo, están sujetos a la misma curvatura y por ello sus movimientos son todos idénticos. Este resultado es de alcance mundial para la física y va a suponer la revisión de las teorías alternativas a la Relatividad General, según los investigadores.

Referencia

MICROSCOPE Mission: First Results of a Space Test of the Equivalence Principle. Phys. Rev. Lett. 119, 231101. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.231101

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren cómo evolucionaron las plantas para colonizar la Tierra hace más de 500 millones de años 18 febrero, 2022
    Investigadores de dos universidades británicas analizaron una gran cantidad de datos genéticos antiguos y actuales de especies vegetales, para descubrir cómo las primeras plantas en la Tierra desarrollaron los mecanismos utilizados para controlar el agua y “respirar” en el planeta, hace más de 500 millones de años. 
    Pablo Javier Piacente
  • Los planetas con vida podrían desarrollar una mente propia 18 febrero, 2022
    Un grupo de científicos sostiene que los planetas con vida funcionarían como "cerebros" integrados por múltiples sistemas interactuantes que, en una fase superior de desarrollo, coordinarían al planeta en la búsqueda de un bien común para todas las formas de vida.
    Pablo Javier Piacente
  • La dilatación del tiempo se produce también a escala milimétrica 18 febrero, 2022
    La dilatación del tiempo prevista por la relatividad general se ha medido por primera vez a escala milimétrica y se ajusta a las previsiones de Einstein: dos relojes atómicos, separados entre sí un milímetro, giran a distintas velocidades.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Crean en laboratorio extraños "muros cuánticos" con insólitos comportamientos 17 febrero, 2022
    Cuando los átomos se agrupan respetando determinadas condiciones, crean “muros cuánticos” dentro de una estructura determinada. En ese sector, parecen seguir nuevas leyes de la física que van en sentido contrario a su comportamiento convencional: al unirse, las partículas actúan juntas como un colectivo y siguen las reglas de la mecánica cuántica.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren un gigantesco agujero negro oculto tras un anillo de polvo cósmico 17 febrero, 2022
    Un grupo de astrónomos ha observado una nube de polvo cósmico en el centro de la galaxia Messier 77, que oculta un agujero negro supermasivo: el descubrimiento confirma las predicciones hechas hace unos 30 años y brinda a los científicos una nueva perspectiva de los núcleos galácticos activos. Estas estructuras son parte de los objetos […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren la mayor radiogalaxia del universo a 3.000 millones de años luz de nosotros 17 febrero, 2022
    Los astrónomos han descubierto a solo 3.000 millones de años luz de nosotros la mayor galaxia del universo, con 16 millones de años luz de largo. Seguramente se originó por un colosal agujero negro supermasivo. Su existencia suscita muchos interrogantes.
    Redacción T21
  • Observan por primera vez el efecto búmeran cuántico 17 febrero, 2022
    Investigadores de la Universidad de California han comprobado por primera vez el efecto búmeran cuántico, que se produce en materiales desordenados condicionando su conductividad. El resultado potencia su aplicación en sistemas multidimensionales.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La Tierra nació con el agua que hoy tenemos 16 febrero, 2022
    Los cuerpos que al colisionar en el llamado “Gran Impacto” dieron lugar a la Tierra actual y a la Luna, ya disponían de la mayoría del agua y otros elementos volátiles que hoy pueden encontrarse en nuestro planeta. Al mismo tiempo, el aporte desde fuentes externas como meteoritos o asteroides parece ser mínimo.
    Pablo Javier Piacente
  • Ni rastro de vida inteligente en el centro de la Vía Láctea 16 febrero, 2022
    Los astrónomos escanearon el centro de la Vía Láctea en busca de signos de civilizaciones inteligentes y no encontraron nada más que silencio, según un nuevo estudio. La búsqueda estuvo dirigida a 144 sistemas de exoplanetas, pero también completó una requisa más amplia de más de 3 millones de estrellas hacia el centro galáctico y […]
    Pablo Javier Piacente
  • Usan pequeños remolinos magnéticos para generar verdaderos números aleatorios 16 febrero, 2022
    Una nueva investigación ha utilizado las propiedades magnéticas de una partícula hipotética para generar eficientemente 10 millones de números verdaderamente aleatorios por segundo, útiles en criptografía y computación probabilística.
    Brown University/T21