MICROSCOPE logra la medida más precisa del principio de equivalencia débil

Dibujo20171204 Microscope Mission

El satélite MICROSCOPE, lanzado por la agencia francesa del espacio el 25 de abril de 2016, ha logrado el test más preciso del principio de equivalencia débil: dos masas diferentes en caída libre caen con la misma aceleración de la gravedad. Tras 120 órbitas alrededor de la Tierra a 710 km de altitud, se confirma la teoría de la relatividad de Einstein con una precisión de 10−14, un resultado diez veces más preciso que el mejor resultado obtenido en un laboratorio en tierra firme. El objetivo final de la misión será alcanzar una precisión de 10−15 en 2018.

Se ha medido el parámetro adimensional de Eötvös, dado por δ(A,B) = 2(aA − aB)/(aA + aB), donde aA y aB son las aceleraciones en caída libre de dos cuerpos A y B. Las medidas en tierra firme más precisas son δ(Be; Ti) = (0,3 ± 1,8) × 10−13 y δ(Be; Al) = (−0,7 ± 1,3) × 10−13. El satélite MICROSCOPE tiene dos instrumentos gemelos, T-SAGE (Twin Space Accelerometers for Gravitation Experiment), llamados SUEP y SUREF. El valor obtenido por SUEP es δ(Ti; Pt) = (−1 ± 9 (estad) ± 9 (sist)) × 10−15 al 68% CL y el valor de SUREF es δ(Pt; Pt) = (4 ± 4) × 10−15 al 68% CL. Ambos resultados son compatibles con δ = 0 con una precisión de 10−14.

El artículo es Pierre Touboul et al., “MICROSCOPE Mission: First Results of a Space Test of the Equivalence Principle,” Phys. Rev. Lett. 119: 231101 (04 Dec 2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.119.231101; más información divulgativa en Matteo Rini, “Space Tests of the Equivalence Principle,” Physics (04 Dec 2017). Por cierto, se acaba de publicar un artículo de revisión sobre la medida de la constante de gravitación universal que quizás te interese: C. Rothleitner, S. Schlamminger, “Measurements of the Newtonian constant of gravitation, G featured,” Review of Scientific Instruments 88: 111101 (2017), doi: 10.1063/1.4994619.

Dibujo20171204 MICROSCOPE Mission sensor details

Las masas de prueba del instrumento SUEP son dos cilindros huecos idénticos de diferente composición, uno de una aleación de platino:rodio (Pt∶Rh al 90∶10) y el otro de una aleación de titanio:aluminio:vanadio (Ti:Al:V al 90∶6∶4); las dos masas del instrumento SUREF son dos cilindros huecos idénticos de la misma composición, una aleación de platino:rodio (Pt:Rh al 90:10). A los 710 km de altitud de la órbita del satélite la aceleración media de la gravedad terrestre es de 7,9 m/s².

Dibujo20171204 MICROSCOPE differential acceleration

Para lograr una precisión de 10−15 se requiere medir cambios en la aceleración de ambas masas de prueba con una precisión de 7,9 × 10−15 m/s². Todo un reto metrológico. Sin entrar en más detalles técnicos, lo más importante es que habrá que estar al tanto de los resultados finales de la misión MICROSCOPE que se publicarán en 2019. En mi opinión ratificarán el principio de equivalencia débil, pero no se debe olvidar que cualquier anomalía podría ser revolucionaria.


3 Comentarios

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Pedro MascarósPedro Mascarós

¿Existe una precisión máxima (dígase algún factor de la escala de Plank, p.e.), a partir de la cual, ya no sería preciso buscar más? Hablo de una limitación teórica, que no tecnológica. ¿O será preciso medir hasta dónde nos lo permita la tecnología?

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