La misión espacial MICROSCOPE ha logrado una precisión récord en la verificación del “principio de equivalencia” de la física, que pone a prueba la relatividad general de Einstein, según varios estudios presentados este miércoles (14.09.2022).
Lanzado en 2016, MICROSCOPE se puso en órbita a 710 km de altura y proporcionó datos durante dos años y medio.
El microsatélite, construido por el CNES (Centro Nacional de Estudios Espaciales), albergaba dos acelerómetros T-SAGE de ONERA, el centro de investigación aeroespacial francés. Este último también se encargó del tratamiento de los datos, utilizando herramientas de simulación y tratamiento de datos desarrolladas por el Observatorio de la Costa Azul.
“Principio de equivalencia”
Todo comenzó con Galileo, en el siglo XVII, que postuló que, al dejar caer dos cuerpos de diferente masa y composición al mismo tiempo, éstos chocarían con el suelo al mismo tiempo. Tres siglos después, un astronauta de la misión Apolo XV lo ilustró dejando caer una pluma y un martillo sobre la superficie de la Luna, aparentemente a la misma velocidad.
Mientras tanto, Newton postuló el “principio de equivalencia” entre la fuerza gravitatoria y la fuerza de inercia que experimentaría un cuerpo en situación de aceleración.
Este principio es un pilar de la teoría de la relatividad de Albert Einstein, que describe la gravitación como una curvatura del espacio-tiempo distorsionada por la materia.
Medición más precisa en el espacio
Se ha verificado en la Tierra con un grado de precisión relativa hasta el decimotercer decimal en 2007. Pero el espacio es el entorno ideal para ir más allá, liberándonos de las numerosas perturbaciones de la superficie terrestre.
El resultado presentado el miércoles, publicado en las prestigiosas revistas Physical Review Letters y Classical Quantum Gravity, verifica el principio de equivalencia con una medición precisa hasta el decimoquinto decimal.
Utilizando un acelerómetro, MICROSCOPE comparó las fuerzas necesarias para mantener inmóviles dos cilindros de diferente masa y composición, suspendidos en un pequeño recipiente al vacío y sometidos a la gravedad de la Tierra.
Verificar el principio de equivalencia significaba comprobar que las dos fuerzas eran iguales. Todo ello con una precisión que “equivaldría a medir el peso de una mosca en un superpetrolero de 500.000 toneladas”, explicó Manuel Rodrigues, responsable del experimento en ONERA, al presentar los resultados en la sede del CNES.
Sistema de control por satélite
El rendimiento de la medición se basaba en un sistema de control por satélite que proporcionaba una estabilidad casi perfecta, y en un procesamiento de datos que corregía las señales espurias, como el “cracking” causado por la deformación del aislamiento de la máquina bajo el efecto del sol.
Los proyectos futuros, como MICROSCOPE2, tienen como objetivo perfeccionar la medición. El objetivo es poner a prueba uno de los pilares de la teoría de la relatividad general. Y más allá, para probar los modelos destinados a unificar la teoría de la relatividad con la teoría cuántica, la mayoría de los cuales predicen violaciones del principio de equivalencia.
