La verificación más precisa del principio de equivalencia débil de Einstein

Se han presentado los resultados de una verificación del principio de equivalencia débil que es la de mayor precisión realizada hasta la fecha. El principio de equivalencia débil es un componente clave de la teoría de la relatividad general de Einstein.

La verificación se llevó a cabo en la misión espacial MICROSCOPE. En ella se puso a prueba el citado principio midiendo las aceleraciones de objetos en caída libre en un satélite que orbita la Tierra. El equipo científico de la misión, que incluye a Gilles Métris del Observatorio de la Costa Azul en Francia, y a Manuel Rodrigues del laboratorio aeroespacial francés ONERA, descubrió que las aceleraciones de los objetos de cada par no diferían entre ellas más de una parte por cada 10¹⁵, descartando ello cualquier violación del principio de equivalencia débil.

La teoría de la relatividad general, publicada por Albert Einstein en 1915, describe el funcionamiento de la gravedad y su relación con el tiempo y el espacio. Pero como no explica las observaciones de los fenómenos cuánticos, la comunidad científica buscan desviaciones de la teoría con niveles de precisión cada vez mayores y en diversas situaciones. Si se detectasen tales violaciones, ello sugeriría la existencia den interacciones o fuerzas hasta ahora desconocidas que podrían conectar la relatividad con la física cuántica. Poner a prueba el principio de equivalencia débil es una forma de buscar posibles ampliaciones de la relatividad general.

Según el principio de equivalencia débil, los objetos en un campo gravitatorio caen de la misma manera cuando no actúan otras fuerzas sobre ellos, aunque posean masas o composiciones diferentes. A fin de probar este principio, el equipo de MICROSCOPE diseñó su experimento para comparar las aceleraciones de dos objetos en caída libre, con una precisión extremadamente alta. Si la aceleración de un objeto difería de la del otro en más de una parte en 10¹⁵, el experimento lo mediría y se detectaría así esta violación del principio de equivalencia débil. No se captó tal divergencia.

Recreación artística del satélite MICROSCOPE y de su misión. En la imagen también se vislumbra a Albert Einstein, autor de la teoría de la relatividad general, y a Galileo Galilei, célebre, entre otras cosas, por realizar en la torre de Pisa un experimento pionero del mismo tipo que el llevado a cabo en esta misión espacial. (Ilustración: © ONERA)

Para realizar las mediciones, los investigadores monitorizaron las aceleraciones de objetos de prueba hechos con una aleación especial de de platino y titanio, mientras orbitaban la Tierra en el satélite MICROSCOPE, del CNES (la agencia espacial francesa), que fue lanzado al espacio en 2016. El instrumental del experimento utilizó fuerzas electrostáticas para mantener los pares de objetos de prueba en la misma posición entre sí y buscó, sin hallarlas, posibles diferencias en estas fuerzas, que indicarían diferencias en las aceleraciones de los objetos.

Los resultados de la verificación se detallan en las revistas académicas Physical Review Letters y Classical and Quantum Gravity. (Fuente: NCYT de Amazings)