Los científicos han anunciado los resultados de una búsqueda de una término para calcular la constante gravitacional de Newton, la fuerza que mantiene nuestros pies en la tierra y mantiene a los planetas en ámbito.
La persecución fue más o menos un fracaso. El esfuerzo más angurriento hasta la aniversario para precisar la constante fundamental, que determina la fuerza de la afición entre dos masas en cualquier parte del universo, dio como resultado un número que no estaba de acuerdo con hallazgos anteriores, incluidos los resultados de un experiencia que intentó replicar.
Stephan Schlamminger, el verificado que llevó a lugar minuciosamente el postrer experiencia que comenzó en 2016, lo calificó como una experiencia que “succiona la vida”. “Fue verdaderamente como caminar a través de un valle complicado”, añadió Schlamminger, físico del Instituto Franquista de Estándares y Tecnología en Gaithersburg, Maryland.
Pero desde entonces ha podido darle un desvío positivo a sus esfuerzos. “Ahora lo he dejado un poco en el espejo retrovisor”, dijo. “Creo que cada medición es una oportunidad para asimilar y cada medición trae luz a esta oscuridad”.
¿Cuál es la constante gravitacional?
Las constantes fundamentales de la naturaleza son títulos secreto que definen el comportamiento de los fenómenos físicos en el universo y no cambian independientemente de dónde te encuentres en el tiempo o el espacio. Incluyen la velocidad de la luz y la constante de Planck, que desempeña un papel secreto en la física cuántica.
Estas constantes están “integradas en la estructura del universo”, dijo Schlamminger. “Es harto hermoso, porque son iguales a lo abundante de generaciones. Si alguna vez hablaras con un extraterrestre, tendrían el mismo concepto”.
Durante más de 225 primaveras, los científicos han intentado calcular la constante gravitacional, apodada Big G. El verificado anglosajón Henry Cavendish realizó el primer experiencia para medirla en 1798, más de 100 primaveras a posteriori de que Isaac Newton descubriera por primera vez la fuerza de empeoramiento.
Sin incautación, los científicos no han podido converger en una medición con un nivel de precisión comparable al de constantes como la velocidad de la luz (299.792.458 metros por segundo) o la constante de Planck, conocida con ocho decimales.
El Comité de Datos del Consejo Irrefutable Internacional, o CODATA, emite títulos recomendados de constantes físicas fundamentales. Su valía numeral recomendado para Big G es un número de cuatro dígitos con una incertidumbre de medición de 22 puntos por millón.
Cubo que otras constantes en la naturaleza se conocen con seis o más dígitos significativos y se consideran exactas, este valía, dijo, es una “vergüenza para el metrólogo activo”, un verificado que se especializa en mediciones.
“Si tuvieras un temporalizador con un retraso de 22 ppm, medirías el año con 12 minutos de más”, añadió.
El campo de la metrología, la ciencia de la medición, es importante, señaló, porque genera confianza en la ciencia, la pertenencias y el comercio. “Es el tipo de ciencia que sustenta gran parte de nuestra sociedad y nadie se da cuenta”, dijo.
“Cuando pagas tu suma de electricidad, quieres asegurarte de sufragar la cantidad correcta, ¿verdad? Hay personas que saben calcular voltajes, corrientes y potencia”.
Schlamminger dice que calma que los jóvenes investigadores no se desanimen de emprender la búsqueda de Big G. – James R. Love
¿Por qué es tan difícil de calcular?
La empeoramiento es notoriamente difícil de calcular con precisión por tres razones, dijo Christian Rothleitner, físico del Physikalisch-Technische Bundesanstalt, el Instituto Franquista de Metrología de Alemania, que no participó en la investigación. Primero, es una fuerza relativamente débil.
“Percibimos la fuerza de empeoramiento como una fuerza muy cachas, ya que tenemos que practicar mucha fuerza para fabricar poco en la Tierra”, dijo por correo electrónico.
En ingenuidad, dijo, es mucho más débil que las otras tres fuerzas fundamentales (la electromagnética, la nuclear débil y la nuclear cachas) que mantienen unidos a los átomos y los núcleos.
“Esto se puede ver fácilmente si nos fijamos en un imán, que es relativamente pequeño pero que, sin incautación, ejerce una fuerza muy cachas sobre los objetos magnéticos”.
La otra razón por la que es difícil determinar la constante gravitacional es que en un laboratorio, las masas utilizadas en el experiencia deben pertenecer interiormente de un espacio relativamente pequeño y restringido: “Y las masas pequeñas, a su vez, sólo generan pequeñas fuerzas gravitacionales”.
Es más, conveniente a que la fuerza gravitacional es generada por cada objeto, es “extremadamente desafiante” cerciorarse de que la fuerza que se mide en el laboratorio verdaderamente proviene de la masa prevista.
“El problema con las mediciones de la Gran G es que todos los títulos están muy dispersos, por lo que los resultados de las mediciones no son consistentes entre sí”, dijo Rothleitner. “Esto deja mucho beneficio para la especulación sobre el origen de la inconsistencia”.
sobre secreto
En más de cuatro décadas, ha habido al menos otros 16 intentos de calcular la Gran G. En circunstancia de juntar una nueva medición a un conjunto de datos ya inconsistente, Schlamminger y sus colegas intentaron replicar un experiencia realizado por la Oficina Internacional de Mancuerna y Medidas en Sèvres, Francia.
Si pudiera producir los mismos resultados de forma independiente, el enigma que rodea al valía exacto de Big G podría resolverse.
El experiencia se basó en un equipo sensible conocido como romana de torsión, un dispositivo que detecta fuerzas diminutas midiendo el ángulo de torsión, o torsión, de masas metálicas suspendidas en una fibra flaca, que debe operarse en el malogrado. La torsión no se puede percibir a simple clarividencia, pero se puede detectar con sensores, lo que permite inferir la fuerza gravitacional.
Un diagrama animado del equipo que utilizó el Instituto Franquista de Estándares y Tecnología para calcular la fuerza de la empeoramiento. – S. Kelley/NIST
En el transcurso del experiencia, Schlamminger pasó primaveras calibrando el equipo y solucionando los enseres físicos de características como la temperatura y la presión que podrían confundir las mediciones para demostrar que estos factores no estaban afectando los resultados.
Cubo que el equipo estaba replicando un experiencia precursor, además tomó otra precaución para evitar cualquier sesgo personal, consciente o inconsciente, que pudiera influir en la respuesta que pensaba que debería obtener el experiencia, y para evitar que detuviera el estudio demasiado pronto.
Un colega, que no participó en el trabajo, añadió un número de compensación azaroso a las masas para que Schlamminger no pudiera ver la medición auténtico que estaba tomando. Este número se guardó en un sobre secreto oculto a Schlamminger hasta que se completó el trabajo.
Luego de un período de investigación de vitral de miel, Schlamminger a veces encontraba el trabajo desalentador. “Me pareció como si fuera un creador de números aleatorios”, dijo. “Me sentí como si fuera a un casino todos los días a trabajar”.
En julio de 2024 se abrió el sobre con el número secreto en un ambiente de conferencia y Schlamminger y su equipo descubrieron finalmente los resultados reales de su trabajo. Su alegría original (el valía numeral final para Big G estaba en el estadio correcto) luego se agrió y dijo que se sentía un “poco infeliz”.
El valía medido por el equipo de Big G fue 6.67387×10-11 metros cúbicos por kilo por segundo al cuadrado. La dispositivo refleja distancia, masa y movimiento: cómo funciona la empeoramiento. Es un 0,0235% inferior al resultado que los investigadores habían intentado replicar y contradice la sigla de CODATA.
Schlamminger dijo que esa es una diferencia sobresaliente, como calcular la cima de un ser humano y tener un error de uno o dos milímetros. “Es pequeño en el gran esquema de las cosas, pero es harto incómodo cuando se alcahuetería de estos conceptos fundamentales”, dijo. El 16 de abril se publicó un artículo verificado que detalla el trabajo en la revista Metrología.
Los esfuerzos de Schlamminger pueden proporcionar a los científicos las herramientas para realizar mediciones precisas en otras áreas que involucran fuerzas extremadamente pequeñas, dijo Ian Robinson, miembro del Laboratorio Franquista de Física del Reino Unido. Robinson no participó en la investigación, aunque asistió a la reunión en la que se revelaron los datos de Schlamminger.
“Se encontraron algunos problemas extremadamente oscuros, se abordaron y se produjo un nuevo resultado”, dijo Robinson.
¿Física desconocida?
¿Qué podría explicar la inconsistencia en las medidas de Big G?
Es posible que haya poco desconocido sobre el universo que pueda estar impidiendo obtener un valía exacto. Pero si perfectamente esa busilis era una posibilidad interesante, Schlamminger, Robinson y Rothleitner dijeron que esa hipótesis era exagerada.
“Es muy poco probable que alguna física fundamental que no entendemos esté causando la discrepancia en los resultados”, dijo Robinson. “Es mucho más probable que un propósito o enseres no descubiertos, extremadamente pequeños y oscuros, sesguen algunos resultados”.
Schlamminger sugirió que un equipo mejor diseñado podría mejorar la situación o tal vez hubo algún error humano en surtido.
Sin incautación, dijo que no consideraba que los últimos 10 primaveras fueran en vano.
“La metrología de precisión no se alcahuetería simplemente de converger en un número, sino de exponer rigurosamente las incógnitas”, concluyó su estudio.
La pasión de Schlamminger por este campo sigue intacta. Su antebrazo tiene tatuados los números de la constante de Planck, que se arregló en 2019 en el trabajo en el que participó.
Schlamminger dijo que esperaba que los jóvenes investigadores interesados en la Gran G no se desanimaran de emprender la búsqueda. Pero incluso si se encontrara un valía numeral exacto, nunca se tatuaría la Gran G: “Es un número demasiado delicado”.
Suscríbase al boletín verificado Wonder Theory de CNN. Explora el universo con noticiero sobre descubrimientos fascinantes, avances científicos y más.
Para obtener más noticiero y boletines informativos de CNN, cree una cuenta en CNN.com