Manzana frente a una pizarra verde de estilo antiguo en la que está parcialmente escrita la fórmula para calcular la gravedad.

Desde el momento de iluminación de Isaac Newton bajo aquel árbol de manzanas hasta la actualidad nuestro conocimiento de los campos gravitacionales se ha ampliado exponencialmente. Es claro que la Ley de gravitación universal de Newton se sigue manteniendo. Pero, ahora, este nuevo estudio que pudo medir la acción de la gravedad a escala milimétrica podría abrirnos las puertas a todo un nuevo campo de investigación.

Gracias a este, tendríamos la oportunidad de comenzar a estudiar un territorio en donde la propia gravedad comienza a mostrar sus excepciones: el mundo cuántico. La investigación que ha abierto esta posibilidad se publicó recientemente en la revista Nature bajo la autoría de Tobias Westphal, Hans Hepach, Jeremias Pfaff y Markus Aspelmeyer.

Esta ha sido la primera vez en la que se ha logrado medir la acción de la gravedad en objetos de escala milimétrica

En esta oportunidad, la investigación de los científicos se ha enfocado en medir la acción de la gravedad en una esfera de oro de escala milimétrica. En total, el diámetro de esta no era mayor al milímetro y su masa rondaba los 90 miligramos.

Utilizando un péndulo especial ultrasensible, los autores se dieron a la tarea de detectar las leves señales gravitacionales emitidas por la esfera. Con moverla tan solo 1,6 milímetros a cada lado, la bolita de oro logró influir en el péndulo para que este se moviera unos pocos nanómetros.

Esfera de oro junto al péndulo que permitió medir la acción de la gravedad a escala milimétrica.
Crédito: Tobias Westphal, Universidad de Viena.

A simple vista no podríamos notar este leve cambio. Sin embargo, gracias al nuevo instrumento de medición, se ha podido registrar la que ahora se conoce como la medición más pequeña de un campo gravitacional.

Gracias a la acción conjunta de Westphal, Hepach, Pfaff y Aspelmeyer las mediciones de este experimento han llegado para hacer historia. Con ellas, no solo se confirma que incluso estos pequeños cuerpos son capaces de generar una influencia gravitacional en otros objetos. De hecho, también se ha probado la primera herramienta capaz de detectarlos eficazmente.

Sobre la gravedad y la mecánica cuántica: lo que nos falta por conocer

Como lo mencionamos anteriormente, la capacidad de medir la gravedad a escala milimétrica no solo nos ayuda a comprobar una vez más la ley planteada por Newton. De hecho, esta también podrá ayudar a la ciencia a ir más allá y comprender un poco más la recién explorada área de la física cuántica.

En estos momentos, lo que sabemos sobre gravedad no nos explica el comportamiento ni se relaciona con la existencia de la elusiva materia oscura. Igualmente, cuando los objetos se encuentran a escalas muy pequeñas –que ya entran en el terreno de la mecánica cuántica–, tienden a comportarse distinto. Incluso, en ocasiones, difieren de lo que dictaría la gravedad para cuerpos más grandes.

De allí que ahora se haga necesario hacer más investigaciones en el campo milimétrico para entender mejor a la gravedad, sus efectos y su relación con el mundo cuántico.

La investigación de la gravedad a escala milimétrica aún está comenzando

Como vemos, las preguntas que esta nueva posible área de investigación tiene por responder no son escasas. De allí que los físicos se vean en la necesidad de hacer un esfuerzo continuado por brindar atención al tema. De forma que traigan cada vez mejores resultados para analizar.

Según los investigadores, a pesar de lo altamente sensible que es su instrumento, este aún debe mejorar. Esto debido a que, por ahora, no cuenta con la precisión suficiente para hacer mediciones en el campo de la mecánica cuántica.

Por este motivo ya se encuentran trabajando en mejorar sus herramientas, de forma que puedan medir más efectivamente la acción de la gravedad a escala milimétrica. En un futuro, esperan poder contar con instrumentos lo suficientemente precisos como para incluso detectar los procesos gravitacionales directamente en sistemas cuánticos.

Referencia:

Measurement of gravitational coupling between millimetre-sized masses: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03250-7

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