Einstein vence novamente: satélite espacial confirma princípio de equivalência fraco
Existe uma longa tradição de testar experimentalmente o princípio da equivalência fraca - a base da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.
Prolongar / Existe uma longa tradição de testar experimentalmente o princípio da equivalência fraca – a base da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.

ONERA

Uma das noções mais contra-intuitivas da física é que todos os objetos, independentemente de sua massa, caem na mesma taxa, também conhecida como princípio de equivalência. Isso foi ilustrado de forma memorável pelo astronauta da NASA Apollo 15, David Scott, durante uma caminhada lunar em 1971. Ele desistiu uma pena de falcão e um martelo simultaneamente em uma transmissão de televisão ao vivo, e os dois objetos atingem a terra ao mesmo tempo.

uma longa tradição a verificação experimental do princípio da equivalência fraca, que constitui a base da teoria geral da relatividade de Albert Einstein. Teste por teste ao longo de muitos séculos, o princípio da equivalência provou-se. E agora o MICROSCÓPIO (MICROSatellite pour l’Observation de Principe d’Equivalence) realizou o teste mais preciso do princípio da equivalência até hoje, Einstein confirma novamente, por um papel mais novo publicado na revista Physical Review Letters. (Outros artigos relacionados apareceram em uma edição especial da Classical and Quantum Gravity.)

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John Philoponus, o filósofo do século 6, foi o primeiro a afirmar que a velocidade com que um objeto cai não tinha nada a ver com seu peso (massa), e mais tarde se tornou uma grande influência sobre ele cerca de 900 anos depois, Galileu Galilei. Dizem que Galileu lançou balas de canhão de massas variadas da famosa Torre Inclinada de Pisa, na Itália, mas a história provavelmente é apócrifa.

Galileu fez Rolar as bolas em planos inclinados fez com que as bolas rolassem em velocidades muito mais lentas, tornando sua aceleração mais fácil de medir. As esferas eram semelhantes em tamanho, mas algumas eram feitas de ferro e outras de madeira, o que tornava sua massa diferente. Na ausência de um relógio preciso, Galileu teria cronometrado a jornada das balas com seu pulso. E, como Filopono, ele descobriu que as bolas viajariam na mesma taxa de aceleração, independentemente da inclinação.

Mais tarde, Galileu refinou sua abordagem com um aparelho de pêndulo no qual o período de oscilação de pêndulos com massas diferentes, mas com o mesmo comprimento, era medido. Este método também foi favorecido por Isaac Newton por volta de 1680 e mais tarde, em 1832, por Friedrich Bessel, os quais melhoraram muito a precisão das medições. Newton também reconheceu que o princípio se estendia aos corpos celestes, calculando que a Terra e a Lua, e Júpiter e seus satélites, caem sobre o Sol na mesma velocidade. A Terra tem um núcleo de ferro, enquanto o núcleo da Lua é principalmente silicatos, e suas massas são bem diferentes. Mas os da NASA Experimentos de remoção de lua a laser confirmaram os cálculos de Newton: eles de fato caem ao redor do Sol na mesma velocidade.

No final do século XIX, o físico húngaro Loránd Eötvös combinou a abordagem do pêndulo com um equilíbrio de torção para criar um pêndulo de torção e, assim, realizou um exame ainda mais preciso do princípio da equivalência. Este simples bastão reto provou ser preciso o suficiente para testar o princípio da equivalência ainda mais de perto. Balanças de torção também foram usadas em experimentos posteriores, como o de 1964, que usou pedaços de alumínio e ouro como massas de teste.

Ilustração da missão do satélite MICROSCOPE.
Prolongar / Ilustração da missão do satélite MICROSCOPE.

CNES

Einstein citou o experimento de Eötvös para confirmar o princípio da equivalência em seu artigo de 1916, no qual ele lançou as bases para sua teoria geral da relatividade. Mas, embora a relatividade geral funcione razoavelmente bem na escala macro, ela se decompõe no nível subatômico, onde as regras da mecânica quântica se aplicam. Portanto, os físicos procuraram violações de equivalência nessas escalas quânticas. Isso seria evidência de uma possível nova física que poderia ajudar a unificar os dois em uma grande teoria.

Um método para testar a equivalência na escala quântica é usar a interferometria de onda de matéria. Está relacionado ao clássico experimento de Michaelson-Morley, que tentou capturar o movimento da Terra através de um meio chamado éter luminoso, que os físicos da época acreditavam permear o espaço. No final do século 19, Thomas Young usou tal instrumento para seu famoso experimento de dupla fenda para testar se a luz é uma partícula ou uma onda – e como sabemos agora, a luz é ambos. Este o mesmo se aplica à matéria.

Experimentos anteriores usando interferometria de onda de matéria mediram a queda livre de dois isótopos do mesmo elemento atômico, esperando em vão detectar diferenças mínimas. Em 2014, uma equipe de físicos pensou que talvez não houvesse diferença suficiente entre suas composições para alcançar a maior sensibilidade possível. Para que você isótopos usados diferentes elementos em sua versão desses experimentos, ou seja, átomos de rubídio e potássio. Pulsos de laser fizeram com que os átomos caíssem em dois caminhos separados antes da recombinação. Os pesquisadores observaram o padrão de interferência revelador, indicando que a equivalência ainda estava dentro de 1 parte em 10 milhões.

By Gabriel Ana

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