M. R. E , Madrid
( 03-05-00)
Incertidumbre
En los últimos años, varios equipos prestigiosos de diferentes países
han hecho otras tantas medidas de G que han dado resultados tan diversos
que el Codata, el comité que recoge y analiza los valores estándar de las
constantes fundamentales, tuvo que aumentar el grado de incertidumbre
asociado a esta constante desde el 0,013% en 1987 al 0,15% en el valor de
1998.
Los investigadores de la Universidad del Estado de Washington han
presentado en la reunión de la Sociedad Americana de Física, en
California, un valor de G=6,673901011, con una incertidumbre de sólo
0,0015%. Para ello construyeron una versión muy modificada de la balanza
de Cavendish (la original ocupaba toda una habitación) y utilizaron varios
trucos que, en su opinión, les han permitido evitar los problemas
sistemáticos que surgen al usar este método. El aparato mide sólo un metro
de altura y está montado sobre una plataforma giratoria que rota una vez
cada 20 minutos aproximadamente entre las masas atractoras, que son cuatro
u ocho esferas de acero inoxidable fabricadas con gran precisión y que a
su vez rotan en sentido contrario y a mucha mayor velocidad sobre otra
plataforma giratoria.
Al rotar, las fuerzas gravitatorias ejercidas por las esferas tratan de
retorcer el cable de torsión del péndulo, pero el sistema, controlado por
ordenador, ajusta la velocidad de la primera plataforma para evitar que la
fricción interna en el cable producida por el retorcimiento dé una medida
falsa, un riesgo que hizo notar recientemente el investigador japonés
Kazuadi Kuroda. Se mide la aceleración de la plataforma y de ahí se deduce
directamente G. En este aparato, además de evitar que el cable se
retuerza, el péndulo utilizado no es el típico de dos masas unidas por una
barra horizontal, sino que es una simple placa rectangular vertical de la
que no resulta necesario conocer sus características con precisión. Con
todo ello se ha obtenido la medida de G anunciada, que todavía debe ser
confirmada con nuevos experimentos.
Satélite 'Lageos'
En la superficie de la Tierra, la aceleración debida a la gravedad (9,8
metros/sg2) es igual a G multiplicada por la masa de la Tierra y dividida
por el cuadrado de su radio. Al combinar el valor obtenido en el
laboratorio con los datos de la órbita del satélite Lageos, que
establece la atracción entre el satélite y la Tierra midiendo con gran
precisión la distancia con rayo láser, los científicos de la Universidad
de Washington han obtenido también una nueva estimación para la masa de la
Tierra. Así, la Tierra resulta tener una masa de 5.972 trillones de
toneladas métricas, algo menor que la que aparece en los libros de texto,
que es de 5.980 trillones de toneladas métricas.
La incertidumbre que acompaña a la constante de gravedad ha hecho que
la masa de la Tierra se conozca con mucha menor precisión que su diámetro
o que la distancia entre la Tierra y la Luna, que se conoce con una
incertidumbre de sólo tres centímetros, gracias a las medidas de distancia
que utilizan el rayo láser y la velocidad de la luz, constante que sí se
conoce con gran precisión.
A pesar de ser una de las constantes fundamentales de la física,
la de gravedad se conocía con mucha menor precisión que otras constantes,
como la de Planck y la velocidad de la luz. Científicos de la Universidad
de Washington en Seattle (EE UU) han presentado el pasado fin de semana el
último esfuerzo para conocerla con mayor precisión. Para ello han
utilizado un modelo modificado de la balanza de torsión de Cavendish, el
aparato con el que se hizo la primera medida de la constante hace 200
años, 114 años después de que Newton dedujera su existencia en el siglo
XVII.
La gravedad es la fuerza que nos
mantiene pegados a la superficie de la Tierra, la que hace que caigan las
famosas manzanas que supuestamente le dieron a Newton la idea de su
existencia. Pero es una fuerza muy débil y medirla constituye un verdadero
quebradero de cabeza. Según la ley de la gravitación de Newton, la fuerza
con que se atraen dos objetos es igual a G multiplicada por sus masas y
dividida por el cuadrado de la distancia que los separa. En el lenguaje de
la relatividad general de Einstein, G representa el grado de curvatura del
espacio-tiempo debida a una determinada masa.
