La alucinante teoría de la relatividad de Einstein pasa otra gran prueba

En 1916, Albert Einstein se atrevió a declarar que Isaac Newton estaba equivocado acerca de la gravedad. No, dijo, no es una fuerza misteriosa que emana de la Tierra.

En cambio, Einstein imaginó que el espacio y el tiempo están retorcidos en una cuadrícula interdimensional, y los cordones de esta cuadrícula son como clips de papel desenrollados. flexible; moldeable Es solo porque existimos dentro de este tipo de malla intangible, creía, que nuestros simples cuerpos humanos experimentan la fachada de una fuerza que nos sujeta al suelo. A eso lo llamamos gravedad.

(Si eso le duele el cerebro, no se preocupe, aquí hay un artículo dedicado a desglosar este concepto).

Y mientras el genio matemático se refirió a esta noción desconcertante como su teoría de la relatividad general, un título que se quedó, sus compañeros lo llamaron «totalmente impráctico y absurdo», un título que no lo hizo. Contra todo pronóstico, la idea aturdidora de Einstein aún tiene que fallar. Sus premisas siguen siendo ciertas tanto en la escala más pequeña como en la incomprensiblemente grande. Los expertos han intentado hacerles agujeros una y otra vez, pero siempre prevalece la relatividad general.

Y el miércoles, gracias a un ambicioso experimento satelital, los científicos anunciaron que, una vez más, la relatividad general ha demostrado ser una verdad fundamental de nuestro universo. El equipo realizó lo que llama la «prueba más precisa» de uno de los aspectos clave de la relatividad general, denominado principio de equivalencia débil, con una misión denominada Microscopio.

“He estado trabajando en este tema durante más de 20 años y me doy cuenta de la suerte que tuve de ser el director del proyecto del instrumento científico y el coinvestigador de esta misión”, dijo Manuel Rodrigues, científico del laboratorio aeroespacial francés. ONERA y autor de un nuevo estudio, publicado en la revista Physical Review Letters.

«Es muy raro dejar un resultado tan notable en la historia de la física».

¿Qué es el principio de equivalencia débil?

El principio de equivalencia débil es extraño.

Prácticamente dice que todos los objetos en un campo gravitatorio deben caer de la misma manera cuando ninguna otra fuerza actúa sobre ellos: estoy hablando de interferencia externa como el viento, una persona pateando el objeto, otro objeto chocando contra él, obtienes el ocurrencia.

Y sí, cuando digo todos los objetos, me refiero a todos los objetos. Una pluma; un piano; un baloncesto; tu y yo; cualquier cosa que puedas imaginar, realmente, de acuerdo con este principio debe caer exactamente de la misma manera.

El proyecto Microscope envió un satélite a la órbita de la Tierra que contenía dos objetos: una aleación de platino y una aleación de titanio. «La selección se basó en consideraciones tecnológicas», dijo Rodrigues, como si los materiales eran fáciles y factibles de fabricar en un laboratorio.

Pero lo que es más importante para comprender el principio de equivalencia débil, o WEP, estas aleaciones fueron lanzadas a la órbita de la Tierra porque las cosas allí arriba existen en el campo gravitatorio de nuestro planeta sin que ninguna otra fuerza actúe sobre ellas. Perfecto para los criterios de prueba. Una vez que el satélite estuvo en el espacio, los investigadores comenzaron a probar, durante años, si la punta de platino y la punta de titanio caían. del mismo modo mientras orbitaban la Tierra.

Lo hicieron, en un grado extremadamente preciso.

«La parte más emocionante durante el proyecto fue desarrollar un instrumento y una misión que nadie había hecho antes con tal nivel de precisión: un nuevo mundo para explorar», dijo Rodrigues. “Como pioneros de este nuevo mundo, esperábamos en cada momento enfrentarnos a fenómenos que antes no se veían porque fuimos los primeros en entrar”.

Si le gustan los tecnicismos, los resultados del experimento mostraron que la aceleración de la caída de una aleación difería de la otra en no más de una parte en 10^15. Una diferencia más allá de esta cantidad, dicen los investigadores, significaría que WEP está violado por nuestra comprensión actual de la teoría de Einstein.

Para el futuro, el equipo está trabajando en una misión de seguimiento llamada Microscopio 2, que, según Rodrigues, probará el principio de equivalencia débil 100 veces mejor.

Sin embargo, esto es probablemente tan bueno como lo será durante al menos una década, dicen los investigadores.

Genial, ¿qué significa esto para mí?

En cierto modo, la solidez de la teoría de la relatividad general es un problema. Eso es porque, aunque es un modelo esencial para entender nuestro universo, no es el solamente Plano.

También tenemos construcciones como el modelo estándar de física de partículas, que explica cómo funcionan cosas como los átomos y los bosones, y la mecánica cuántica, que da cuenta de cosas como el electromagnetismo y la incertidumbre de la existencia.

Pero aquí está la advertencia.

Ambos conceptos parecen tan irrompibles como la relatividad general, pero no son compatibles con ella. Así que… algo debe estar mal. Y ese algo nos impide crear una historia unificada del universo físico. El modelo estándar, por ejemplo, no puede explicar la gravedad, y la relatividad general en realidad no considera los fenómenos cuánticos. Es como una gran batalla para ser la teoría definitiva.

«Algunas teorías esperan un acoplamiento entre la gravitación y algunos parámetros electromagnéticos», ofreció Rodrigues como ejemplo. “Este acoplamiento no existe en la teoría de Einstein, por eso existe la WEP”.

Nos encontramos en una encrucijada.

Pero el lado positivo es que la gran mayoría de los científicos consideran que todas estas teorías son inconcluso. Por lo tanto, si de alguna manera podemos encontrar una manera de finalizar ellos, localizar un nuevo acoplamiento, por ejemplo, como dice Rodrigues, o identificar una nueva partícula para agregar al modelo estándar, que podría llevarnos a las piezas faltantes del rompecabezas de nuestro universo.

«Debería ser una revolución en la física», dijo Rodrigues, sobre romper el WEP. «Significará que encontramos una nueva fuerza, o tal vez una nueva partícula como el gravitón: es el grial del físico».