Cient¨ªficos chinos redefinen la constante de gravitaci¨®n universal postulada por Newton en 1686

El cient¨ªfico brit¨¢nico Henry Cavendish "probablemente pronunci¨® menos palabras a lo largo de su vida que cualquier hombre que haya vivido durante ochenta a?os, incluyendo los monjes trapenses", seg¨²n describi¨® con guasa su contempor¨¢neo Lord Brougham. Cavendish, nacido en 1731 y fallecido en 1810, fue efectivamente introvertido y solitario. Era ¡°el m¨¢s rico de todos los sabios y el m¨¢s sabio de todos los ricos¡±, en palabras del astr¨®nomo franc¨¦s Jean-Baptiste Biot. Pero, en silencio y encerrado en su mansi¨®n, descubri¨® el hidr¨®geno y la composici¨®n del agua. Y, en 1798, concibi¨® uno de los experimentos m¨¢s audaces de la historia de la humanidad. Hoy, un equipo de cient¨ªficos chinos se ha subido a sus hombros para redefinir, con una precisi¨®n sin precedentes, una de las constantes m¨¢s importantes para describir nuestro universo, junto a la velocidad de la luz.

Cavendish ten¨ªa ya casi 70 a?os y se hab¨ªa propuesto averiguar la densidad del planeta Tierra. Para ello necesitaba la constante de gravitaci¨®n universal (G) postulada por Isaac Newton un siglo antes. El anciano, siempre callado, construy¨® una especie de balanza en el s¨®tano de su casa en el sur de Londres: dos esferas peque?as, fijadas a los extremos de una varilla horizontal suspendida del techo por una fina fibra. Al acercar dos esferas de plomo de mayor tama?o, de unos 160 kilogramos cada una, la fuerza de atracci¨®n que sufr¨ªan las otras dos bolitas hac¨ªa que la varilla girase, y todo ello de manera perceptible gracias a un juego de espejos, luces y telescopios instalado por Cavendish.

El f¨ªsico Henry Cavendish construy¨® una balanza en el s¨®tano de su casa?en 1798 para ver el efecto de la fuerza gravitacional

En su libro Principios matem¨¢ticos de la filosof¨ªa natural, publicado en 1686, Newton hab¨ªa formulado que la interacci¨®n gravitatoria entre dos cuerpos se pod¨ªa expresar como una fuerza directamente proporcional al producto de las masas de esos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Empleando esta f¨®rmula y las observaciones en su s¨®tano, el t¨ªmido Cavendish lleg¨® a la conclusi¨®n de que la densidad media de la Tierra era 5,48 veces mayor que la del agua. Y no fall¨® mucho: hoy se calcula que la cifra correcta es 5,51.

Un equipo dirigido por Luo Jun, de la Universidad de Ciencia y Tecnolog¨ªa de Huazhong (China), ha refinado de manera extrema el experimento de Cavendish, con bolas de acero y c¨¢maras de vac¨ªo, y ha llegado a dos mediciones similares con dos aparatos independientes: 6,674184 ¡Á 10?11 y 6,674484 ¡Á 10?11 metros c¨²bicos partido kilogramo por segundo al cuadrado. Es ¡°una precisi¨®n r¨¦cord¡±, seg¨²n reconoce el f¨ªsico Stephan Schlamminger, del Instituto Nacional de Normas y Tecnolog¨ªa. Las nuevas medidas se publican hoy en la prestigiosa revista Nature.

La b¨²squeda de la mayor exactitud posible no es un capricho. Los geof¨ªsicos utilizan la constante G para estudiar la estructura y la composici¨®n de la Tierra. Y tambi¨¦n es esencial en campos como la f¨ªsica de part¨ªculas y la cosmolog¨ªa, la parte de la astronom¨ªa que estudia el origen y el futuro del universo.

¡°El verdadero valor de G sigue siendo desconocido¡±, admite Luo Jun

¡°El verdadero valor de G sigue siendo desconocido¡±, admite, no obstante, el profesor Luo. La dificultad de medir la constante es endiablada. La fuerza gravitacional que ejerce el Sol es tan grande que impide que el planeta Tierra huya por el espacio. Sin embargo, en un laboratorio, la fuerza gravitacional entre dos objetos de un kilogramo separados por un metro equivale al peso de un pu?ado de bacterias. Es una fuerza ¡°extremadamente d¨¦bil¡±, en palabras de Luo.

El Comit¨¦ de Informaci¨®n para Ciencia y Tecnolog¨ªa (CODATA), con sede en Par¨ªs, es el organismo internacional de referencia para esta constante. En 2014, sus expertos adoptaron 14 valores de G determinados en las ¨²ltimas cuatro d¨¦cadas en diferentes laboratorios de todo el mundo. ¡°La diferencia relativa entre el mayor y el menor valor de G es cercana al 0,055%. Esta situaci¨®n no nos permite obtener un valor de G con alta precisi¨®n¡±, lamenta Luo.

Pese a la precisi¨®n de sus resultados, los cient¨ªficos chinos han obtenido dos datos distintos con dos aparatos ligeramente diferentes e independientes. El equipo no sabe explicar esta discrepancia. ¡°Hay algo que desconocemos todav¨ªa y necesitamos m¨¢s investigaci¨®n¡±, afirma Luo. O, quiz¨¢s, necesitamos otro Henry Cavendish.