El famoso experimento de Galileo funciona hasta en átomos individuales

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El famoso experimento de Galileo funciona hasta en átomos individuales

Según la leyenda, Galileo Galilei dejó caer dos esferas de distintas masas desde la cima de la torre inclinada de Pisa, demostrando que la gravedad hacía que ambos objetos caigan con la misma aceleración. Años más tarde, en 1971, el astronauta David Scott llevó a cabo el mismo experimento en la Luna, dejando caer una pluma y un martillo. El resultado fue el mismo: ambos caían al mismo tiempo debido a la gravedad y la ausencia de resistencia del aire.

Ahora, un equipo de científicos ha replicado esta prueba de una manera inusual: soltando átomos. Esta es la prueba de caída de átomos más sensible hasta la fecha y muestra que el experimento de Galileo arroja el mismo resultado incluso para átomos individuales.

Aunque esta no es la primera vez que se realiza este tipo de prueba, la nueva es mil veces más sensible que una anterior. “Representa un salto adelante”, dice el físico Guglielmo Tino de la Universidad de Florencia, que no participó en el nuevo estudio.

El estudio, que demostró que ambos átomos en caída libre tenían la misma aceleración, fue publicado en Physical Review Letters.

¿Cómo lo hicieron?

Para el experimento, el equipo utilizó dos isótopos diferentes de rubidio: el rubidio-85 y el rubidio-87. Lo único que los diferencia es la cantidad de neutrones en sus núcleos.

De esa manera, el equipo lanzó nubes de átomos en un tubo al vacío de 10 metros de altura. Con ayuda de un interferómetro de átomos, el equipo logró medir la posición mientras los isótopos se movían a través de las trayectorias determinadas por la gravedad.

“La sensibilidad de un interferómetro de átomo tan grande nos permite medir la aceleración gravitacional diferencial en los dos isótopos con una precisión de 10^-15 g”, se escribe en el comunicado oficial.

¿Qué significa esto?

Al confirmar una vez más el experimento de Galileo, se sostiene el principio de equivalencia, una base de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Este principio establece que la masa inercial de un objeto, que determina cuánto acelera cuando se aplica la fuerza, es equivalente a su masa gravitacional, que determina qué tan fuerte es la fuerza gravitacional que siente. El resultado: la aceleración de un objeto bajo la gravedad no depende de su masa o composición.

Hasta ahora, el principio de equivalencia ha pasado todas las pruebas a las que ha sido sometida. Sin embargo, usar átomos es otro nivel. «Cuando haces la prueba con átomos … estás probando el principio de equivalencia y enfatizándolo de nuevas formas», dice el físico Mark Kasevich de la Universidad de Stanford.

Algunos investigadores, sin embargo, creen que el principio de equivalencia en algún momento fallará. «Tenemos expectativas razonables de que nuestras teorías actuales … no son el final de la historia», dice la física Magdalena Zych de la Universidad de Queensland.

Algunos investigadores creen que en el momento en que se logre una teoría de la gravedad cuántica – que una tanto relatividad como mecánica cuántica – se violará el principio de equivalencia. Por el momento, los científicos esperan mejorar su experimentos al realizarlos en el espacio, donde los objetos pueden caer libremente durante largos períodos. 

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