La constante gravitacional G determina la fuerza de la gravedad, la fuerza que hace que las manzanas caigan al suelo o atrae a la Tierra en su órbita alrededor del sol. Es parte de la ley de gravitación universal de Isaac Newton, que formuló por primera vez hace más de 300 años. La constante no se puede derivar matemáticamente; tiene que ser determinado a través del experimento.

A lo largo de los siglos, los científicos han realizado numerosos experimentos para determinar el valor de G, pero la comunidad científica no está satisfecha con la cifra actual. Todavía es menos preciso que los valores de todas las demás constantes naturales fundamentales, por ejemplo, la velocidad de la luz en el vacío.

Una de las razones por las que la gravedad es extremadamente difícil de cuantificar es que es una fuerza muy débil y no se puede aislar:cuando mides la gravedad entre dos cuerpos, también mides el efecto de todos los demás cuerpos en el mundo.

"La única opción para resolver esta situación es medir la constante gravitacional con tantos métodos diferentes como sea posible", explica Jürg Dual, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos de ETH Zurich. Él y sus colegas realizaron un nuevo experimento para volver a determinar la constante gravitatoria y ahora han presentado su trabajo en la revista científica Nature Physics. .

Un experimento novedoso en una antigua fortaleza

Para descartar fuentes de interferencia en la medida de lo posible, el equipo de Dual instaló su equipo de medición en lo que solía ser la fortaleza Furggels, ubicada cerca de Pfäfers sobre Bad Ragaz, Suiza. El montaje experimental consta de dos vigas suspendidas en cámaras de vacío. Después de que los investigadores hicieron vibrar un acoplamiento gravitacional, el segundo haz también exhibió un movimiento mínimo (en el rango de picómetro, es decir, una billonésima parte de un metro). Usando dispositivos láser, el equipo midió el movimiento de los dos haces y la medición de este efecto dinámico les permitió inferir la magnitud de la constante gravitatoria.

El valor al que llegaron los investigadores utilizando este método es un 2,2 por ciento más alto que el valor oficial actual proporcionado por el Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología. Sin embargo, Dual reconoce que el nuevo valor está sujeto a una gran incertidumbre:"Para obtener un valor fiable, todavía tenemos que reducir esta incertidumbre en una cantidad considerable. Ya estamos en el proceso de tomar medidas con un valor ligeramente modificado". configuración experimental para que podamos determinar la constante G con una precisión aún mayor". Los resultados iniciales están disponibles, pero aún no se han publicado. Aún así, Dual confirma que "estamos en el camino correcto".

Los investigadores ejecutan el experimento de forma remota desde Zúrich, lo que minimiza las interrupciones del personal presente en el sitio. El equipo puede ver los datos de medición en tiempo real cuando lo deseen.

Información sobre la historia del universo

Para Dual, la ventaja del nuevo método es que mide la gravedad dinámicamente a través de los haces en movimiento. “En las mediciones dinámicas, a diferencia de las estáticas, no importa que sea imposible aislar el efecto gravitacional de otros cuerpos”, dice. Es por eso que espera que él y su equipo puedan usar el experimento para ayudar a resolver el enigma de la gravedad. La ciencia aún no ha entendido completamente esta fuerza natural o los experimentos relacionados con ella.

Por ejemplo, una mejor comprensión de la gravedad nos permitiría interpretar mejor las señales de ondas gravitacionales. Este tipo de ondas se detectaron por primera vez en 2015 en los observatorios LIGO de EE. UU. Eran el resultado de dos agujeros negros en órbita que se fusionaron a una distancia de unos 1.300 millones de años luz de la Tierra. Desde entonces, los científicos han documentado docenas de tales eventos; si pudieran rastrearse en detalle, revelarían nuevos conocimientos sobre el universo y su historia.

Un logro que corona su carrera

Dual comenzó a trabajar en métodos para medir la constante gravitatoria en 1991, pero en un momento dejó su trabajo en suspenso. Sin embargo, la observación de ondas gravitacionales en LIGO le dio un nuevo impulso y en 2018 retomó su investigación. En 2019, el equipo del proyecto instaló el laboratorio en la fortaleza de Furggels y comenzó nuevos experimentos. Además de los científicos del grupo de Dual y un profesor de estadística, el proyecto también involucró personal de infraestructura como especialistas en salas limpias, un ingeniero eléctrico y un mecánico. "Este experimento no podría haberse realizado sin años de esfuerzo en equipo", dice Dual.

Dual se convierte en profesor emérito a finales de julio de este año y ya ha dado su conferencia de despedida. "Un experimento exitoso es una buena manera de terminar mi carrera", dice. + Explora más

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