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30 de Junio de 2014
Metrología

¿Cuánto vale la constante de la gravitación universal?

Una técnica basada en interferometría de átomos fríos aspira a acotar el verdadero valor de este parámetro fundamental de la naturaleza.

La constante de la gravitación universal (G) según varios experimentos realizados durante los últimos treinta años. En azul oscuro se muestran los valores recomendados por el Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología (CODATA); en rojo, el resultado del último experimento de interferometría atómica. [De: «Precision measurement of the Newtonian gravitational constant using cold atoms»; G. Rosi et al. en Nature, vol. 510, 26 de junio de 2014.]

En 1798, el físico británico Henry Cavendish midió la atracción gravitatoria entre dos masas de laboratorio con ayuda de una balanza de torsión; un experimento hoy clásico a partir del cual puede extraerse el valor de G, la célebre constante que aparece en la ley de Newton.

Sin embargo, no puede decirse que los numerosos experimentos que desde entonces han intentado determinar con mayor precisión el valor de esta constante fundamental de la naturaleza lo hayan logrado tan bien como cabría esperar. En lugar de obtener resultados cada vez más próximos a un mismo valor, los distintos intentos han arrojado una nube de datos muy dispersos en torno a G = 6,67·10–11 Nm2/kg2. Los experimentos efectuados durante la última década, por ejemplo, muestran una varianza de en torno al 0,05 por ciento: una convergencia llamativamente pobre para la actual época de precisión que vive la ciencia. 

En un artículo publicado la semana pasada en la revista Nature, el investigador de la Universidad de Florencia Gabriele Rosi y otros cuatro autores han referido un nuevo valor para la constante de Newton a partir de una prometedora técnica: interferometría cuántica de átomos fríos. Su resultado, 6,67191(99) ·10–11 Nm2/kg2, presenta un error relativo del 0,015 por ciento y difiere en unas 1,5 desviaciones estándar del valor recomendado por el Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología (CODATA).

Hasta ahora, la gran mayoría de los experimentos destinados a medir el valor de G se habían basado en refinamientos de la experiencia original de Cavendish; es decir, en medios puramente mecánicos. La falta de convergencia en los valores obtenidos a lo largo de los años obedece, por un lado, a la poca intensidad de la interacción gravitatoria, y, por otro, a la imposibilidad de apantallar los efectos de la gravedad, lo que hace muy difícil lidiar con los errores sistemáticos de laboratorio.

A fin de paliar esas deficiencias, Rosi y sus colaboradores emplearon una muestra de átomos ultrafríos, la cual acomodaron en el campo gravitatorio creado por un conjunto de cilindros de wolframio cuya masa total ascendía a 516 kilogramos. A partir de la superposición cuántica entre los estados de los átomos de la muestra, y con ayuda de dos interferómetros atómicos independientes, los investigadores lograron determinar la atracción gravitatoria entre un átomo de rubidio y los cilindros de wolframio. Aunque no se trata del primer experimento de interferometría atómica que pretende medir la constante de Newton, los autores esperan que, en un futuro no muy lejano, las mejoras en el montaje experimental ayuden a acotar el verdadero valor de esta constante fundamental de la naturaleza.

Más información en Nature (reseña y artículo técnico)

—IyC

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