Lunes, 11 de junio de 2007
Ya se est?n preparando experimentos en el espacio para poder determinar variaciones en el Principio de Equivalencia, uno de los pilares de la f?sica.

Parado sobre la Luna, en 1971, el astronauta Dave Scott, del Apolo 15, tom? un martillo en una mano y una pluma en la otra y los coloc? a la altura de sus hombros. Despu?s, mientras el mundo ve?a la trasmisi?n en vivo a trav?s de la televisi?n, los solt?.

Fue una imagen inusual: la pluma no se balance? al caer, sino que lo hizo abruptamente, tan r?pido como el martillo. Sin la resistencia del aire para detener la pluma, ambos objetos llegaron al suelo lunar al mismo tiempo.

Abajo: El astronauta Dave Scott deja caer una pluma y un martillo en la Luna.

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"?Vaya, vaya!", exclam? Scott. "El Sr. Galileo ten?a raz?n".

Scott se refer?a a un famoso experiemento del siglo XVI. Seg?n qui?n cuente la historia, se dice que Galileo Galilei dej? caer balas desde la parte m?s alta de la Torre Inclinada de Pisa o que hizo rodar las balas sobre planos inclinados en su casa. De cualquier forma, el resultado fue el mismo: Aunque las balas estaban hechas de diferentes materiales, todas llegaron al piso al mismo tiempo.

En la actualidad, a esto se lo conoce como el "Principio de Equivalencia". La gravedad acelera todos los objetos de igual manera, independientemente del valor de sus masas o de los materiales con los cuales est?n constituidos. A esto se lo considera una piedra angular de la f?sica moderna.

Pero, ?qu? tal si el Principio de Equivalencia (EP, por su sigla en ingl?s) est? equivocado?

Los experimentos de Galileo ten?an una precisi?n de s?lo el 1%, lo cual deja lugar a dudas. Desde entonces, algunos f?sicos esc?pticos han realizado experimentos para poner a prueba el EP. Los mejores l?mites modernos, basados, por ejemplo, en el c?lculo con l?ser de la distancia Tierra-Luna, y destinados a medir la velocidad con la que dicho l?ser cae a la Tierra, muestran que el EP se mantiene dentro de un margen de unas pocas partes en un bill?n (1012). Esto es fant?sticamente preciso; sin embargo, existe la posibilidad de que el Principio de Equivalencia pueda fallar en un nivel algo m?s imperceptible.

"Es una posibilidad que debemos investigar", dice el f?sico Clifford Will, de la Universidad de Washington, en St. Louis, Missouri. "Descubrir siquiera la m?s m?nima diferencia de c?mo act?a la gravedad en objetos de diferentes materiales tendr?a grandes implicancias".

De hecho, podr?a mostrar la primera evidencia s?lida de la teor?a de cuerdas. De manera elegante, la teor?a de cuerdas presenta a las part?culas fundamentales como diferentes tipos de vibraci?n que pueden tener cuerdas infinitesimales, resolviendo de esta manera muchos problemas que persisten en la f?sica moderna. Pero la teor?a de cuerdas es muy controvertida, en parte porque la mayor?a de sus predicciones son virtualmente imposibles de verificar con experimentos. Si no es posible poner algo a prueba, entonces no es ciencia.


El Principio de Equivalencia podr?a ofrecer una manera de poner a prueba la teor?a de cuerdas.

"Algunas variantes de la teor?a de cuerdas predicen la existencia de una fuerza muy d?bil que har?a que la fuerza de gravedad fuera ligeramente distinta dependiendo de la composici?n del objeto sobre el que actuara", comenta Will. "Hallar una variaci?n en la fuerza de gravedad para diferentes materiales no probar?a inmediatamente que la teor?a de cuerdas es correcta, pero proporcionar?a una 'dosis' de evidencia a su favor".

Abajo: Pruebas modernas del Principio de Equivalencia. La figura est? basada en un diagrama similar de un art?culo de revisi?n de Physics World.
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Esta nueva faceta de la gravedad, si es que existe, ser?a tan asombrosamente d?bil que tratar de detectarla representa un gran reto. La gravedad en s? es una fuerza relativamente d?bil -es un bill?n de billones de billones (1036) de veces m?s d?bil que la fuerza electromagn?tica. Los f?sicos te?ricos piensan que la nueva fuerza ser?a, al menos, 10 billones (1013) de veces m?s d?bil que la gravedad.

As? como el magnetismo act?a sobre objetos hechos de hierro pero no en aquellos de pl?stico, la nueva fuerza no afectar?a a toda la materia de igual forma. La atracci?n de la fuerza variar?a seg?n el material con que est? hecho el objeto.

Por ejemplo, algunas versiones de la teor?a de cuerdas sugieren que esta nueva fuerza interactuar?a con la energ?a electromagn?tica del material. Dos ?tomos que tienen la misma masa pueden tener diferentes cantidades de energ?a electromagn?tica si, por ejemplo, uno de ellos tiene m?s protones, los cuales poseen carga el?ctrica, mientras que el otro tiene m?s neutrones, que no poseen carga el?ctrica. La gravedad tradicional atraer?a a ambos ?tomos de igual forma, pero si la gravedad incluye esta nueva fuerza, la atracci?n sobre estos dos ?tomos ser?a levemente distinta.

Hasta la fecha, ning?n experimento ha detectado esta peque?a diferencia. Pero ahora tres grupos de cient?ficos est?n proponiendo misiones espaciales que buscar?an este efecto con una sensibilidad superior a cualquier otra que se haya registrado.

"Lo que se quiere hacer es tomar dos masas de prueba compuestas por diferentes materiales y buscar peque?as diferencias en la velocidad a la que caen", comenta Will. "En la Tierra, un objeto solamente puede caer por un periodo muy corto antes de llegar al suelo. Pero un objeto en ?rbita est? cayendo literalmente alrededor de la Tierra, de manera que puede caer continuamente por un largo tiempo". Las peque?as diferencias en la atracci?n de la gravedad se acumular?an con el tiempo, tal vez aumentando lo suficiente como para que se las pueda detectar.

Una misi?n de prueba, llamada Prueba Satelital del Principio de Equivalencia (STEP, por su sigla en ingl?s), est? siendo desarrollada por la Universidad de Stanford y un grupo internacional de colaboradores. STEP ser?a capaz de detectar una desviaci?n del Principio de Equivalencia de apenas una parte en un mill?n de billones (1018). Esto es 100.000 veces m?s sensible que las mejores mediciones disponibles en la actualidad.

Abajo: Concepto art?stico del proyecto STEP en ?rbita.

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En el dise?o de STEP se usan cuatro pares de masas en lugar de solamente un par. La redundancia sirve para asegurar que cualquier diferencia detectada en la forma en que caen las masas es realmente causada por una violaci?n del Principio de Equivalencia, y no por alguna otra perturbaci?n o imperfecci?n en los equipos.

"Al tratar de medir un efecto tan peque?o, es necesario eliminar tantas perturbaciones externas como sea posible", explica Will. En el dise?o de STEP, las masas de prueba se ubican dentro de un gran tanque de helio l?quido para aislarlas de fluctuaciones externas de temperatura y se las rodea con una armadura superconductora con el fin de protegerlas de interferencias el?ctricas y magn?ticas. Los microactivadores contrarrestan los efectos de arrastre atmosf?rico en la ?rbita del sat?lite, haciendo que la ca?da libre de las masas sea casi perfecta.

En este ambiente tan bien regulado, cada par de masas de prueba debe permanecer perfectamente alineado con los dem?s mientras caen alrededor de la Tierra ?esto siempre y cuando el Principio de Equivalencia se cumpla. Pero si este nuevo componente de la gravedad realmente existe, una masa caer? a una velocidad levemente distinta de la de su compa?era, de modo que el par ir? perdiendo ligeramente la alineaci?n con el paso del tiempo.

Actualmente, STEP se encuentra en fase de desarrollo. Adem?s, investigadores franceses est?n desarrollando otro experimento satelital, el Microsat?lite Adaptado para la Observaci?n del Principio de Equivalencia (MICROSCOPE, por su sigla en franc?s), el cual planean lanzar en 2010. MICROSCOPE, tendr? dos pares de masas de prueba en lugar de cuatro y podr? detectar desviaciones del Principio de Equivalencia tan peque?as como una parte en mil billones (1015).


El tercer experimento es el sat?lite italiano Galileo Galilei ("GG", su nombre corto), que trabajar? de manera muy similar a STEP y a MICROSCOPE, excepto que utilizar? s?lo un par de masas de prueba. Para mejorar su precisi?n, el sat?lite Galileo Galilei girar? alrededor de su propio eje central con una velocidad de 2 rotaciones por segundo. De esta forma, si se produjeran alteraciones en el sat?lite, ?stas actuar?n en todas direcciones de igual manera, cancel?ndose entre s?. El experimento debe ser capaz de lograr una sensibilidad de una parte en cien mil billones (1017).

Es dif?cil afirmar que alguna de estas misiones podr? detectar alguna violaci?n del Principio de Equivalencia. Will comenta que espera que los experimentos no hallen ninguna desviaci?n, en parte porque hallar alguna ser?a una gran revoluci?n para la f?sica moderna. La teor?a de cuerdas propone un rango de predicciones acerca de qu? tan fuerte ser?a esta nueva fuerza, entonces es posible que el efecto sea tan peque?o que no pueda ser detectado incluso con intrumentos espaciales como estos.

Aun si no se encontrar? desviaci?n alguna, esto ser?a de gran ayuda: descartar?a ciertas variantes de la teor?a de cuerdas, lo que conducir?a a los f?sicos hacia la correcta "Teor?a del Todo". Sin embargo, encontrar una desviaci?n, por peque?a que sea, ser?a un gran paso.




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Comentarios
Publicado por georgia
Domingo, 31 de agosto de 2008 | 1:04 PM
Helado pluton esta congelado ue padreee tontos los que dices que desapareciodesquiciado oigan que se siente viajar en los planetassRebotado