NeoFronteras

Gravedad a distancias cortas

Área: Física — viernes, 24 de septiembre de 2010

Proponen un experimento para medir la fuerza gravitatoria con extraordinaria precisión a distancias muy cortas.

Foto
Esquema en el que se representa un rayo láser (en rojo) que hace levitar una esfera de vidrio de 300 nanometros. Esta esfera levitante sería exquisitamente sensible a los efectos de la gravedad y sentiría el tirón gravitatorio de un objeto (bloque dorado) situado a escasos nanometros. Los investigadores podrían medir el efecto moviendo el bloque en cuestión. Fuente: K. Talbott/NIST.

Haga un experimento sencillo. Frote un trozo de plástico o cualquier otro material que sea un poco electrostático con una gamuza y colóquelo por encima de unos trocitos de papel. Podrá observar cómo atrae a esos papelillos y cómo éstos se quedan pegados a él.
Lo que ha visto es una manifestación de que la fuerza electromagnética es muchísimo más intensa que la gravedad. Al fin y al cabo un trozo de plástico ha conseguido levantar algo que era atraído gravitatoriamente por todo un planeta de 40.000 kilómetros de circunferencia compuesto de hierro y rocas.
De hecho, la fuerza gravitatoria es la fuerza más débil de todas con diferencia. Esto es algo que no se ha conseguido explicar bien todavía. Según algunas teorías podría ser que la gravedad (o los gravitones) se escapara de la “brana” espacial que nos contiene y que las otras fuerzas (o sus bosones portadores de fuerza) no lo pudieran hacer. O podría ser una razón completamente diferente.
Para solucionar esta paradoja los físicos teóricos proponen todo tipo de ideas. Algunas de ellas predicen que a cortas distancias la gravedad no actuaría como creemos que lo hace (según Newton o incluso Einstein), que a esas distancias se producirían desviaciones sobre lo establecido.
El problema es que no es fácil comprobar este punto. De hecho, nadie lo había comprobado a distancias de milímetros hasta hace poco.
Se ha comprobado la fuerza de gravedad desde la escala galáctica a esa escala del milímetro, pasando por la escala humana, pero no a distancias muy pequeñas, donde generalmente domina el electromagnetismo. Pero las teorías son exigentes y se necesitaría comprobar la fuerza gravitatoria con la que se atraen dos cuerpos colocados a una distancia de, por ejemplo, unos nanometros.
Ahora, físicos del National Institute of Standards and Technology (NIST) han propuesto (no lo han realizado, aún) un experimento para medir la fuerza gravitatoria con extraordinaria precisión a distancias muy cortas, del orden de nanometros.
La dificultad que entraña este tipo de experimentos es grande. No es fácil colocar objetos tan cerca y ser todavía capaces de realizar medidas de precisión. Además hay que aislar el sistema para que no influyan otras fuerzas.
Andrew Geraci y sus colaboradores creen que se podría solucionar este problema usando una pequeña gotita de vidrio suspendida en un rayo láser. Esta bolita sería libre de moverse a lo largo del rayo casi sin fricción y este movimiento sería exquisitamente sensible a las fuerzas que hubiese alrededor, especialmente a la fuerza de gravedad producida por los objetos cercanos.
Según este equipo de investigadores el experimento que proponen permitiría comprobar la gravedad a una distancia equivalente a la milésima parte del grosor de un cabello humano. Es decir, sería posible comprobar la ley de la gravedad con una sensibilidad 100.000 veces mejor que los experimentos anteriores.
Pero realizar este experimento requerirá unos pocos años, en parte debido a los aún presentes problemas de fricción. Aunque en los esquemas anteriores había demasiada fricción, este esquema no estaría completamente libre de ella. Obviamente el rayo láser tendrá que estar libre de ruido y todo el experimento se tendrá que hacer en el vacío.
Algo también muy interesante sería que la realización de este tipo de experimentos pueda dar lugar al desarrollo de nuevos y útiles instrumentos, experimentos y tecnologías.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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7 Comentarios

  1. joabbl:

    Aunque no tiene relación directa con el tema de este artículo he estado mirando en Internet acerca de un experimento financiado por la ESA sobre el efecto gravitomagnético. Al parecer en este experimento realizado en 2006 por Tajmar y de Martos para comprobar este fenómeno relativista se encontró un “plus” de gravedad que no se explicaba con la teoría de Einstein. El experimento consta de un disco superconductor en rotación que genera un campo magnético y éste uno gravitatorio de “segundo orden” (momento London) que según la teoría debería ser totalmente despreciable. Al parecer estos físicos encontraron que era bastante mayor de lo previsto, pero por lo que he ido viendo al final el tema ha quedado un poco como la famosa fusión fría al no haberse podido (por lo poco que he encontrado) repetir independientemente los resultados. De ser cierto esto podría dar paso a la creación de “gravedad artificial”. La gravedad sigue resistiendose…

    Saludos

  2. Miky:

    Lindo experimento para reproducirlo en un ambiente espacial donde la gravedad de la tierra no influya tan fuertemente.

    Generar gravedad a través de un campo magnético parece un poco descabellado… seguro la fuerza adicional resultante devío ser por contaminación del experimento, principio de incertidumbre(si fue a escalas pequeñas) o algo que no tuvieron en cuenta.

  3. joabbl:

    No, no es descabellado en absoluto.Ten en cuenta que el campo magnetico tiene una energia asociada,laenergia es masa y la masa genera gravedad… El problema con ese experimento fue que generaba demasiada gravedad. En realidad deberia ser un fenomeno indetectable.
    saludos

  4. lluís:

    Y “si no actuaría como creemos que lo hace”, ¿como actuaría?.¿Se está diciendo que la ley de la inversa del cuadrado de la distancia fallaría a cortísimas distancias?,y el principio de equivalencia,¿no resultaría igualemte afectado?.
    Saludos.

  5. joabbl:

    Por lo poco que yo sé a distancias cortas el 1/r2 (lease r al cuadrado) podría ser 1/r(2+e) y e podría ser del orden de centésimas de milímetro. Se supone que ese número e daría una idea del tamaño de las “dimensiones extra”. Aunque hay quien dice que estas dimensiones podrían llegar hasta la escala de la décima de milímetro. Si esto fuese así supongo que es inevitable pensar que a esas distancias la masa inercial y la gravitatoria serían diferentes (violación del “principio de equivalencia débil”). En cuanto al principio de equivalencia relativista, dado que se formuló para distancias grandes, a distancias pequeñas supongo que también habría que estar preparado para lo peor y con más razón.

    Si alguien sabe más que hable ahora o calle para siempre…

    Saludos

  6. NeoFronteras:

    La verdad es que sería muy sorprendente que algo así se observara, y si encima fuera por culpa de esas dimensiones compactas sería aún más increíble. Que durante todos estos siglos no hayamos visto esas dimensiones a la escala de la longitud de onda visible parece imposible.
    Las variaciones en la ley de la gravedad podría ser de varios tipos. Podría, por ejemplo, haber un término más sumado a la ley de Newton. La ley del inverso del cuadrado tiene un origen geométrico, así que es difícil pensar en cambiarlo sin cambiar de algún modo la geometría.

  7. joabbl:

    Sería interesante que alguien supiese prever los efectos que tendría macroscópicamente el que hubiera un “nudo” de dimensiones extras de un tamaño, digamos, de unas centésimas de milímetro. Desde luego que debería notarse de más maneras que la gravitatoria. La ley del inverso del cuadrado es fácil de entender intuitivamente en fuerzas como la electromagnética o la gravitatoria. Simplemente está relacionado con el hecho de que lo que quiera que porte la fuerza (un flujo de partículas, por ejemplo) “sale” del cuerpo y se dispersa por la superficie de una esfera cada vez mayor de superficie proporcional al cuadrado del radio. Visto así parece bastante inverosimil que esas dimensiones extras fuesen macroscópicas.

    Saludos

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