El principio de equivalencia débil es un componente crítico de la teoría de la relatividad general. El principio sugiere que los objetos en un campo gravitatorio caen de manera similar cuando no actúan sobre ellos otras fuerzas, incluso si tienen diferentes masas o composiciones.
En un nuevo estudio, un equipo de científicos probó el principio midiendo las aceleraciones de objetos en caída libre en un satélite que orbita la Tierra. Descubrieron que las aceleraciones de pares de objetos diferían en aproximadamente una parte en 1015 descartando cualquier violación del Principio de equivalencia débil o desviaciones de la comprensión actual de relatividad general en ese nivel.
El informe describe los resultados finales de la misión MICROSCOPE.
Gilles Métris, científico del Observatorio Côte d'Azur y miembro del equipo MICROSCOPE, dijo: “Tenemos restricciones nuevas y mucho mejores para cualquier teoría futura porque estas teorías no deben violar el principio de equivalencia en este nivel”.
En su experimento, los científicos midieron la relación Eötvös con una precisión extremadamente alta, que se relaciona con las aceleraciones de dos objetos en caída libre. Si hay una diferencia en las aceleraciones de los objetos de más de una parte en 1015, el experimento la mediría y detectaría esta violación de la WEP.
Para medir la relación Eötvös, los científicos monitorearon las aceleraciones de masas de prueba de aleaciones de platino y titanio mientras orbitaban la Tierra en el satélite MICROSCOPE. El instrumento experimental usó fuerzas electrostáticas para mantener pares de masas de prueba en la misma posición entre sí. Buscó diferencias de potencial en estas fuerzas, indicando diferencias en las aceleraciones de los objetos.
Manuel Rodrigues, científico del laboratorio aeroespacial francés ONERA y miembro del equipo MICROSCOPE, dijo, “Un gran desafío del experimento fue encontrar formas de probar el instrumento en la Tierra para asegurarse de que funcionaría como se diseñó en el espacio. La dificultad es que el instrumento que lanzamos no puede operar en tierra. Así que es una especie de prueba a ciegas”.
El trabajo del equipo allana el camino para que la investigación satelital pruebe WEP de manera aún más precisa. Su investigación incluye recomendaciones para mejorar el entorno experimental, como minimizar los crujidos del revestimiento del satélite que obstaculizaban las mediciones de aceleración y cambiar los cables por dispositivos sin contacto.
Un experimento satelital que implemente estas actualizaciones debería poder medir posibles violaciones de WEP al nivel de una parte en 1017, dicen los investigadores. Pero los resultados de MICROSCOPE probablemente seguirán siendo las restricciones más precisas en WEP por un tiempo.
Referencia de la revista:
- Pierre Touboul et al. MICROSCOPIO Misión: Resultados Finales de la Prueba del Principio de Equivalencia. física Rev. Lett. 129. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.121102
