O pequeno campo gravitacional entre duas esferas de ouro de 90 miligramas acaba de ser medido pela primeira vez.

Isso o torna oficialmente o menor campo gravitacional que foi medido com sucesso: uma conquista que poderia perfurar a porta para sondar as interações gravitacionais no reino quântico.

Há um grande problema com a matemática que usamos para descrever o Universo; em privado, o comportamento da sisudez. Ao contrário das outras três forças fundamentais do Universo – fraca, potente e eletromagnética – a sisudez não pode ser descrita com o padrão padrão da física.

Teoria de Einstein sobre relatividade universal é o padrão que usamos para descrever e prever as interações gravitacionais e funciona muito muito na maioria dos contextos. No entanto, quando chegamos às escalas quânticas, a relatividade universal se decompõe e mecânica quântica assume. Reconciliar os dois modelos tem se mostrado muito difícil.

A relatividade universal substitui um padrão anterior, Lei da gravitação universal de Newton, que não incorporou a inflexão do espaço-tempo. Ele afirma que a atração gravitacional entre dois objetos é diretamente proporcional ao resultado de suas massas e inversamente proporcional ao quadro da pausa entre seus centros.

A física newtoniana funciona muito para a maioria das aplicações terrestres, mesmo que tropece um pouco em um envolvente astrofísico.

Mas e as interações gravitacionais realmente muito pequenas? Eles geralmente têm sido realmente difíceis de medir, porque é muito difícil separá-los dos efeitos da sisudez da terreno e outras perturbações. A maioria dos testes de sisudez em escalas menores envolveu massas de pelo menos um quilograma (2,2 libras).

Agora, encolhemos consideravelmente. Para conseguir isso, uma equipe de cientistas liderada por Tobias Westphal, da liceu Austríaca de Ciências da Áustria, buscou inspiração no século XVIII: isto é, o primeiro experimento para medir a sisudez entre duas massas e fornecer os primeiros valores precisos para o metódico gravitacional.

Ele foi projetado por Henry Cavendish, um investigador inglês que descobriu porquê desfazer efetivamente a sisudez da terreno. Ele criou uma balança de torção, fixando pesos de chumbo em cada extremidade de uma barra suspensa horizontalmente.

A atração entre os pesos fazia a barra rodopiar, girando o fio em que a barra estava suspensa, o que permitia a Cavendish medir a sisudez em função do intensidade de rotação do fio. A forma era conhecida porquê Experimento Cavendish.

Westphal e seus colegas modificaram o experimento Cavendish para seus testes de atração gravitacional em pequena graduação. Suas massas eram pequenas esferas douradas, cada uma pesando exclusivamente 1 milímetro de relâmpago e 92 miligramas.

Nessas escalas, o equipamento precisava levar em consideração várias fontes de distúrbios. Duas esferas de ouro foram unidas a uma barra de vidro nivelado com um espaçamento de 40 milímetros. Uma das esferas era a tamanho de teste, a outra o contrapeso; uma terceira esfera, a tamanho de origem, moveu-se perto da tamanho de teste para fabricar uma interação gravitacional.

Um escudo de Faraday foi usado para bloquear a interação eletromagnética das esferas e o experimento foi transportado em uma câmara de vácuo para evitar interferências acústicas e sísmicas.

(Westphal et al., Nature, 2021)

Um laser foi lançado de um espelho no núcleo da haste para um detector. Quando a haste era girada, o movimento do laser sobre o detector indicava quanta força gravitacional estava sendo exercida, e o movimento da tamanho da natividade permitia ao equipamento mapear com precisão o campo gravitacional gerado pelas duas massas.

Os pesquisadores descobriram que mesmo nessas escalas pequenas, a lei universal da gravitação de Newton ainda permanece firme. A partir de suas medições, eles foram até mesmo capazes de calcular o metódico gravitacional ou de Newton (G), derivando um valor de exclusivamente 9 por cento do valor recomendado internacionalmente. Segundo eles, essa discrepância pode ser completamente coberta pelas incertezas de seu experimento, que não foi projetado para medir G.

No totalidade, seu resultado mostra que medidas ainda menores podem ser tomadas no porvir. Isso poderia ajudar os cientistas a investigar o regime quântico e, potencialmente, fornecer informações sobre este tópico material escura, pujança escura, teoria das cordas, eu campos escalares.

“Nosso experimento fornece uma maneira viável de introduzir e explorar um regime de física gravitacional que envolve testes de precisão da sisudez com massas de fontes microscópicas isoladas na ou aquém da tamanho de Planck,” eles escreveram em seu quotidiano.

“Isso abre possibilidades porquê uma abordagem dissemelhante para instaurar a metódico de Newton, que até agora permanece a menos muito determinada das constantes fundamentais. Em universal, experimentos miniaturizados de precisão podem permitir a prova da lei da sisudez do quadro inverso em escalas consideravelmente menores do que é verosímil hoje “.

A pesquisa foi publicada em Natureza.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!