Séculos depois, a constante gravitacional de Newton ainda não pode ser definida

Big G, conhecido formalmente como constante gravitacional de Newton, descreve a força da gravidade. Mas o seu valor preciso permanece um mistério.

Neil Webb

Por James R. Riordon

20 de julho de 2023 às 8h

Havia um segredo dentro do envelope nas mãos de Stephan Schlamminger, um dos maiores especialistas mundiais em testes experimentais de gravidade. Ele parecia estar prestes a abrir o envelope durante uma apresentação na reunião de abril de 2022 da American Physical Society, para ler um número que revelaria se os seus últimos esforços numa paixão de toda a vida tinham sido um sucesso.

Schlamminger, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia de Gaithersburg, Maryland, procurou medir a constante gravitacional de Newton. O número secreto no envelope era uma espécie de código – um erro intencional e específico inserido em seu experimento no NIST para obscurecer a medição à medida que ela progredia. Apenas uma pessoa sabia o número. E essa pessoa não era Schlamminger.

Sem acesso a ele, ele não poderia saber o que o experimento havia descoberto. Schlamminger impôs o sigilo a si mesmo para se proteger contra preconceitos no experimento, incluindo o preconceito inconsciente que pode afetar até mesmo os melhores experimentalistas. Foi uma precaução extra garantir a integridade de uma experiência que poderia ajudar a desvendar discrepâncias misteriosas nas medições da constante, conhecida como G, que surgiram ao longo das últimas décadas.

G, muitas vezes chamado de “grande G” (para distingui-lo de “g”, que depende de G e é o caso especial da aceleração da gravidade perto da superfície da Terra), reflete a força da gravidade entre quaisquer coisas com massa. Ele determina as órbitas dos planetas e das galáxias e descreve a força que o puxa para a Terra. Ninguém sabe como prever a partir da teoria qual deveria ser o valor real de G, diz Clive Speake, físico da Universidade de Birmingham, na Inglaterra, que desenvolveu o instrumento que Schlamminger está usando no NIST.

Também é muito difícil de medir. Após dois séculos de maior precisão, as medições recentes de G são preocupantes. Vários laboratórios em todo o mundo encontraram valores divergentes (SN Online: 30/04/15). Os valores dispersos podem ser um sinal de problemas com as técnicas de medição entre vários grupos, ou pode haver um aspecto mais intrigante.

“Há um elefante assustador na sala que sugere que talvez haja algo acontecendo que não entendemos”, diz Speake. “Se as medições estiverem corretas, então esta poderá ser a maior descoberta desde Newton.”

Como tantas apresentações científicas na época do COVID-19, a revelação de Schlamminger foi definida para ser virtual. Presumivelmente, outros físicos e repórteres científicos ao redor do mundo estavam, como eu, debruçados sobre telas, esperando para ver o que o número secreto nos diria sobre G.

Chegou a hora de abrir o envelope. Mas o feed de vídeo parou. A grande revelação foi cancelada. Discrepâncias intrigantes nas medições significavam que os números não eram confiáveis. O envelope permaneceria lacrado por pelo menos mais um ano, enquanto Schlamminger voltava ao laboratório para tentar novamente uma das medições mais desafiadoras da física.

A constante gravitacional de Newton é um nome impróprio. Embora Isaac Newton tenha desenvolvido sua teoria da gravidade no século XVII, ele não pensava em termos de G. Ele estava principalmente interessado em como a força movia os objetos. Maçãs caindo, planetas em órbita e a forma surpreendentemente achatada da Terra são apenas alguns dos inúmeros fenômenos que a teoria de Newton explicava, tudo sem mencionar explicitamente G. A constante, batizada em homenagem a Newton dois séculos depois, foi em vez disso envolvida nas massas envolvidas. .

Sabemos agora que a teoria de Newton é apenas uma aproximação da versão mais abrangente da gravidade de Einstein, a teoria geral da relatividade. Foi necessária a teoria de Einstein para explicar a intensa gravidade dos buracos negros e a deformação do espaço e do tempo. Ainda assim, aqui na Terra, é a teoria da gravidade de Newton que preocupa Schlamminger e outros que desejam medir G.