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22/5/07 - DJ:

El principio de equivalencia

Parado en la Luna en 1971, el astronauta del Apollo 15 Dave Scott elevó sus brazos a la altura de sus hombros, un martillo en una mano y una pluma en la otra. Y mientras el mundo miraba por TV, los dejó caer.
Era una rara visión: la pluma no cayó como esperaríamos en la vida cotidiana, planeando, sino que cayó en picada, tan rápido como el martillo. Sin la resistencia del aire que detuviera a la pluma, los dos objetos tocaron suelo lunar al mismo tiempo.
Vía Science@NASA


Scott exclamó en aquel entonces: "Galileo tenía razón", refiriéndose claro al gran Galileo Galilei. Cuenta la leyenda que Galileo Galilei empezó a dejar caer objetos desde lo alto de la Torre inclinada de Pisa: balas de cañón, balas de mosquetón, oro, plata y madera. Posiblemente él esperaba en un principio que los objetos más pesados cayeran más rápido. Pero no fue así. Todos tocaban tierra al mismo tiempo, y de esta manera hizo un gran descubrimiento: la gravedad acelera a todos los objetos del mismo modo, independientemente de su masa o composición.

Hoy en día esto se conoce como la "Universalidad de la Caída Libre" o "Principio de Equivalencia (PE)", y es una de las bases de la física moderna. En particular, Einstein construyó su teoría de la gravedad, es decir, la teoría general de la relatividad, asumiendo que el Principio de Equivalencia es cierto.

Pero, ¿qué pasaría si no fuera cierto?

Los experimentos de Galileo eran precisos, pero con un margen de error. Los físicos, sin embargo, necesitan comprobar las cosas una y otra vez y desde entonces se ha estado testeando el principio con los experimentos más precisos posibles. Los límites modernos están dados por el láser. La NASA ha probado la técnica que llamaron "lunar ranging":calcular la distancia Tierra-Luna disparando láseres. Este experimento es posible porque, hace más de 30 años, los astronautas de las misiones Apolo pusieron espejos sobre la Luna -- pequeños arreglos de retroreflectores que pueden interceptar rayos láser provenientes de la Tierra y rebotarlos en la misma dirección. Usando rayos láser y espejos, los investigadores pueden enviar una señal a la Luna y monitorear con precisión su movimiento alrededor de la Tierra.Es una versión moderna del experimento de la Torre inclinada de Pisa. Solo que en lugar de dejar caer balas al suelo, los investigadores observarán cómo caen la Tierra y la Luna hacia el Sol. Como si fuesen balas de cañon y mosquete, que son arrojadas desde lo alto de la Torre, la Tierra y la Luna están hechas de una mezcla diferente de elementos, y tienen diferentes masas. ¿Son acaso los dos astros acelerados hacia el Sol a la misma velocidad? Si es así, el Principio de Equivalencia sigue siendo válido, pero si no, entonces empieza la revolución.Los científicos han estado enviando señales a la Luna desde los días del Apolo. Hasta ahora, la teoría de la gravedad -- y el principio de equivalencia -- se han mantenido incólumes hasta una precisión de unas cuantas partes en 1013. Pero esto aún no es lo suficientemente exacto como para comprobar todas las teorías que intentan derrocar a la de Einstein.

La comprobación del principio permitiría, además, una forma de probar la teoría de cuerdas.

"Algunas variantes de la teoría predicen la existencia de una fuerza muy débil que haría que la gravedad fuera un poco distinta dependiendo de la composición de los objetos", explica Clifford Will, físico de la Universidad de Washington.
"Encontrar una variación en la gravedad para diferentes materiales no probaría inmediatamente la teoría pero sí le daría una dosis de evidencia"

Una misión de prueba, llamada Satellite Test of the Equivalence Principle (STEP), está siendo desarrollada por la Universidad de Stanford y un equipo internacional de colaboradores. STEP sería capaz de detectar una desviación en el PE tan pequeña como una parte en 10 elevado a la 18.

Actualmente, esa misión está aún en la fase de diseño. Otro experimento, francés, llamado MICROSCOPE está previsto para 2010 y sería capaz de detectar una violación al PE de una parte en 10 a la 15.

Hay un tercer experimento, el italiano Galileo Galilei (GG) con una sensibilidad de una parte en 10 a la 17.

Mientras tanto, tratar de realizar estas pruebas en casa, por ejemplo, tirando un martillo por la ventana, no sería una buena idea. Tengamos los pies en la Tierra, que no estamos en la Luna!



Referencias:
Imágenes y videos de el experimento del Apollo 15 en la Luna


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