A gravidade não discrimina. Um experimento em órbita confirmou, com precisão cem vezes maior do que os esforços anteriores, que tudo cai da mesma forma sob a influência da gravidade.
A descoberta é o teste mais rigoroso até agora do princípio da equivalência , um princípio fundamental da teoria da relatividade geral de Einstein. O princípio é válido para cerca de uma parte em mil trilhões, relatam pesquisadores em setembro 12 em Cartas de Revisão Física.
A ideia de que a gravidade afeta todas as coisas igualmente pode não parecer surpreendente. Mas a menor dica de outra forma poderia ajudar a explicar como a relatividade geral, a teoria fundamental da gravidade, combina com o modelo padrão da física de partículas, a estrutura teórica que descreve todas as partículas fundamentais da matéria. A relatividade geral é uma teoria clássica que vê o universo como suave e contínuo, enquanto o modelo padrão é uma teoria quântica envolvendo pedaços granulados de matéria e energia. Combiná-los em uma única teoria de tudo tem sido um sonho não realizado de cientistas que remonta a Einstein (SN: 1/12/25).
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“O princípio da equivalência é a pedra angular mais importante da teoria da relatividade geral de Einstein”, diz Sabine Hossenfelder, física do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt, na Alemanha, que não esteve envolvida d no estudo. “Sabemos que [ele] eventualmente precisa ser alterado porque não pode, em sua forma atual, levar em conta os efeitos quânticos.”
Para ajudar na busca de possíveis alterações, o experimento MICROSCOPE rastreou o movimento do metal aninhado cilindros — um cilindro externo de titânio 25-grama e um cilindro externo de -gram interno de platina – enquanto orbitavam a Terra em queda livre quase perfeita. Qualquer diferença no efeito da gravidade nos respectivos cilindros faria com que eles se movessem um em relação ao outro. Pequenas forças elétricas aplicadas para trazer os cilindros de volta ao alinhamento teriam revelado uma potencial violação do princípio de equivalência.
A partir de abril 2016 até outubro 700, os cilindros foram blindados dentro de um satélite que os protegia do embate dos ventos solares, a pressão minúscula que a luz solar exerce e a atmosfera residual a uma altitude orbital de pouco mais de 700 quilômetros de altura.
Ao realizar o experimento em órbita, os pesquisadores puderam comparar a queda livre de dois materiais diferentes por longos períodos sem os efeitos de confusão das vibrações ou de objetos próximos que poderiam exercer forças gravitacionais, diz Manuel Rodrigues, equipe do MICROSCOPE membro e físico do laboratório aeroespacial francês ONERA em Palaiseau. “Uma das lições aprendidas pelo MICROSCOPE é… que o espaço é a melhor maneira de obter uma melhoria importante na precisão para este tipo de teste.”
Ao longo de seus dois anos e meio, ano de missão, o MICROSCOPE não encontrou nenhum sinal de rachaduras no princípio da equivalência, relata o novo estudo. A descoberta se baseia em um relatório provisório anterior do experimento que encontrou a mesma coisa, mas com menos precisão (SN: 12/4/12).
Alguns físicos suspeitam que os limites do princípio da equivalência podem nunca aparecer em experimentos, e que Einstein estará perpetuamente certo.
Até 25 vezes maior precisão de uma missão de acompanhamento MICROSCOPE 2, planejada provisoriamente para o 2030s, é improvável que revele uma quebra do princípio de equivalência, diz Clifford Will, um físico da Universidade da Flórida em Gainesville que não é afiliado ao experimento . “Realmente ainda é essa ideia básica que Einstein ensinou”, diz ele. O que vemos como a força da gravidade é na verdade a curvatura do espaço-tempo. “Qualquer corpo simplesmente se move ao longo do caminho no espaço-tempo da Terra”, seja ele feito de platina densa, titânio mais leve ou qualquer outro material.
Mas mesmo que os físicos nunca provem que Einstein está errado, diz Hossenfelder, experimentos como MICROSCÓPIO ainda são importantes. “Esses testes não são apenas sobre o princípio da equivalência”, diz ela. “Eles procuram implicitamente todos os outros tipos de desvios, novas forças e assim por diante”, que não fazem parte da relatividade geral. “Então, na verdade, é uma medição de alta precisão de múltiplos propósitos.”
Agora que a missão está completa, o satélite MICROSCOPE sairá lentamente da órbita. “É difícil apostar onde em 25 anos ele vai cair”, diz Rodrigues. Juntamente com um conjunto de referência de cilindros de platina a bordo, “são [a] alguns milhões de euros [em] platina”. Onde esse precioso metal de platina vai pousar é uma incógnita, mas a gravidade que o puxa para baixo vai puxar o titânio com a mesma força, para uma parte em mil trilhões pelo menos.
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“O princípio da equivalência é a pedra angular mais importante da teoria da relatividade geral de Einstein”, diz Sabine Hossenfelder, física do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt, na Alemanha, que não esteve envolvida d no estudo. “Sabemos que [ele] eventualmente precisa ser alterado porque não pode, em sua forma atual, levar em conta os efeitos quânticos.”
Para ajudar na busca de possíveis alterações, o experimento MICROSCOPE rastreou o movimento do metal aninhado cilindros — um cilindro externo de titânio 25-grama e um cilindro externo de -gram interno de platina – enquanto orbitavam a Terra em queda livre quase perfeita. Qualquer diferença no efeito da gravidade nos respectivos cilindros faria com que eles se movessem um em relação ao outro. Pequenas forças elétricas aplicadas para trazer os cilindros de volta ao alinhamento teriam revelado uma potencial violação do princípio de equivalência.
A partir de abril 2016 até outubro 700, os cilindros foram blindados dentro de um satélite que os protegia do embate dos ventos solares, a pressão minúscula que a luz solar exerce e a atmosfera residual a uma altitude orbital de pouco mais de 700 quilômetros de altura.
Ao realizar o experimento em órbita, os pesquisadores puderam comparar a queda livre de dois materiais diferentes por longos períodos sem os efeitos de confusão das vibrações ou de objetos próximos que poderiam exercer forças gravitacionais, diz Manuel Rodrigues, equipe do MICROSCOPE membro e físico do laboratório aeroespacial francês ONERA em Palaiseau. “Uma das lições aprendidas pelo MICROSCOPE é… que o espaço é a melhor maneira de obter uma melhoria importante na precisão para este tipo de teste.”
Ao longo de seus dois anos e meio, ano de missão, o MICROSCOPE não encontrou nenhum sinal de rachaduras no princípio da equivalência, relata o novo estudo. A descoberta se baseia em um relatório provisório anterior do experimento que encontrou a mesma coisa, mas com menos precisão (SN: 12/4/12).
Alguns físicos suspeitam que os limites do princípio da equivalência podem nunca aparecer em experimentos, e que Einstein estará perpetuamente certo.
Até 25 vezes maior precisão de uma missão de acompanhamento MICROSCOPE 2, planejada provisoriamente para o 2030s, é improvável que revele uma quebra do princípio de equivalência, diz Clifford Will, um físico da Universidade da Flórida em Gainesville que não é afiliado ao experimento . “Realmente ainda é essa ideia básica que Einstein ensinou”, diz ele. O que vemos como a força da gravidade é na verdade a curvatura do espaço-tempo. “Qualquer corpo simplesmente se move ao longo do caminho no espaço-tempo da Terra”, seja ele feito de platina densa, titânio mais leve ou qualquer outro material.
Mas mesmo que os físicos nunca provem que Einstein está errado, diz Hossenfelder, experimentos como MICROSCÓPIO ainda são importantes. “Esses testes não são apenas sobre o princípio da equivalência”, diz ela. “Eles procuram implicitamente todos os outros tipos de desvios, novas forças e assim por diante”, que não fazem parte da relatividade geral. “Então, na verdade, é uma medição de alta precisão de múltiplos propósitos.”
Agora que a missão está completa, o satélite MICROSCOPE sairá lentamente da órbita. “É difícil apostar onde em 25 anos ele vai cair”, diz Rodrigues. Juntamente com um conjunto de referência de cilindros de platina a bordo, “são [a] alguns milhões de euros [em] platina”. Onde esse precioso metal de platina vai pousar é uma incógnita, mas a gravidade que o puxa para baixo vai puxar o titânio com a mesma força, para uma parte em mil trilhões pelo menos.