Esta versión moderna de un experimento de gravedad de 200 años podría ayudar a encontrar materia oscura

Esta versión moderna de un experimento de gravedad de 200 años podría ayudar a encontrar materia oscura

Esta versión moderna de un experimento de gravedad de 200 años podría ayudar a encontrar materia oscura

Se ha medido la fuerza gravitacional más pequeña jamás registrada, y los científicos han cambiado las suposiciones comunes sobre lo que cuenta como “demasiado pequeño” para ser cuantificado. Aunque todos los objetos demuestran algún tipo de atracción basada en su masa, estamos más familiarizados con los cuerpos planetarios, y sentimos el impacto principalmente de ellos, como la gravedad que la Tierra ejerce sobre nosotros.

Eso no significa que otros objetos mucho más pequeños no tengan campos gravitacionales propios, solo que hasta ahora no ha habido una forma lista de medirlos. Tampoco es una curiosidad ociosa: con una comprensión más matizada de las fuerzas de gravedad más pequeñas, los científicos podrían ir en busca de misterios modernos como la materia oscura o la energía oscura.

Todo se redujo a un grupo de físicos cuánticos, dirigido por Markus Aspelmeyer y Tobias Westphal de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria, y un giro de vanguardia en un experimento muy antiguo. El método Cavendish se llevó a cabo por primera vez a fines del siglo XVIII, con una bola de plomo de un pie de ancho que pesaba más de 350 libras y se acercó a un péndulo de torsión.

Eso tiene dos masas suspendidas por un cable y por lo demás libres para girar: Cavendish demostró que la fuerza gravitacional de la bola de plomo era suficiente para desviar el péndulo. En el proceso, él y otros contrarrestaron las suposiciones de que solo los planetas y los objetos astronómicos similares tenían alguna atracción gravitacional propia.

La versión moderna del experimento fue mucho, mucho más pequeña. Los investigadores de Viena utilizaron una esfera de oro de 2 mm de diámetro y que pesaba solo 90 mg, en lugar de la bola de plomo. Mientras tanto, su péndulo de torsión era una varilla de vidrio de 2 pulgadas de solo medio milímetro de grosor, colgando de una fibra de vidrio y con más esferas de oro unidas en cada extremo. Se empleó un láser para rastrear cualquier movimiento.

“Movimos la esfera de oro hacia adelante y hacia atrás, creando un campo gravitacional que cambia con el tiempo”, Jeremias Pfaff, un investigador del equipo, explica. “Esto hace que el péndulo de torsión oscile a esa frecuencia de excitación particular”.

El movimiento real en sí era solo unas millonésimas de milímetro, y en ese nivel el grupo se vio obligado a tomar medidas para evitar posibles influencias del movimiento de fuentes en las que normalmente no pensarías. Las fuerzas electrostáticas se frustraron con un escudo conductor colocado entre las masas, por ejemplo, y el péndulo se suspendió en una cámara de vacío. Sin embargo, algunos de los otros factores solo podrían abordarse con horarios de oficina inusuales.

“El mayor efecto no gravitacional de nuestro experimento proviene de las vibraciones sísmicas generadas por los peatones y el tráfico de tranvías alrededor de nuestro laboratorio en Viena”, explica el coautor Hans Hepach. “Por lo tanto, obtuvimos los mejores datos de medición por la noche y durante las vacaciones de Navidad, cuando había poco tráfico”.

Aunque interesante por derecho propio, la investigación, publicada hoy en Nature, también tiene aplicaciones más amplias. El equipo ahora está trabajando en observar campos gravitacionales de masas miles de veces más ligeras que las bolas de oro utilizadas en este experimento, con el objetivo final de poder calcular fuerzas verdaderamente diminutas. Eso podría permitir que se identifique la presencia de energía oscura o materia oscura, que se cree que es fundamental en la forma en que se formó el universo, a partir de la forma en que cambia el comportamiento de la gravedad.

[Images: Tobias Westphal / Arkitek Scientific and Barbara Mair]

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