¿Hacia una nueva prueba de la relatividad general?

¿Hacia una nueva prueba de la relatividad general?

Por :José Manuel García Estevez

Científicos patrocinados por la Agencia Espacial Europea han medido el equivalente gravitatorio de un campo magnético por primera vez en laboratorio.

Científicos patrocinados por la Agencia Espacial Europea han medido el equivalente gravitatorio de un campo magnético por primera vez en laboratorio. Bajo ciertas condiciones especiales, el efecto es mucho mayor de lo esperado a partir de la relatividad general y podría ayudar a los físicos a dar un paso significativo hacia la largamente esperada teoría cuántica de la gravedad.

Del mismo modo que una carga eléctrica en movimiento crea un campo magnético, una masa en movimiento genera un campo gravitomagnético. Según la teoría general de la relatividad de Einstein, el efecto es practicamente despreciable. Sin embargo, Martin Tajmar, del ARC Seibersdorf Research GmbH, en Austria; Clovis de Matos, de las oficinas centrales de la ESA, en París; y varios colaboradores más, han medido el efecto en laboratorio.

Su experimento implica el uso de un anillo de material superconductor que gira a 6500 revoluciones por minuto. Los superconductores son materiales especiales que pierden toda su resistencia eléctrica por debajo de cierta temperatura. Los superconductores que giran producen un débil campo magnético, el llamado momento de London. Los nuevos experimentos prueban una conjetura hecha por Tajmar y de Matos que explica la diferencia entre las medidas de alta precisión de las masas de los pares de Cooper (los portadores de carga en los superconductores) y su predicción según la teoría cuántica. Han descubierto que esta anomalía podría ser explicada por la aparición de un campo gravitomagnético en el superconductor en rotación. (Este efecto ha sido denominado “momento gravitomagnético de London”, por analogía con su contrapartida magnética).

Pequeños sensores de aceleración situados en diferentes posiciones cercanas al superconductor en rotación, que tuvo que ser acelerado para que el efecto fuese apreciable, registraron un campo de aceleración fuera del superconductor que parece ser producido por gravitomagnetismo. “Este experimento es el análogo gravitatorio del experimento de inducción electromagnética de Faraday de 1831.

Demuestra que un giroscopio superconductor es capaz de generar un campo gravitomagnético poderoso, y es por tanto la contrapartida gravitatoria de la espiral magnética. Dependiendo de su confirmación posterior, este efecto podría ser la base de un nuevo dominio tecnológico, que tendría numerosas aplicaciones en el espacio y en otros sectores de alta tecnología”, dice de Matos. Aunque con apenas 100 millonésimas de la aceleración producida por el campo gravitatorio de la Tierra, el campo medido es sorprendentemente unos 100 millones de billones de veces mayor que lo que predice la relatividad general de Einstein. Al principio los investigadores eran reacios a creer en sus propios resultados.



“Llevamos a cabo más de 250 experimentos, mejorado los instrumentos durante 3 años y discutido sobre la validez de los resultados durante 8 meses antes de hacer este anuncio. Ahora confiamos en nuestras medidas”, dice Tajmar, que llevó a cabo los experimentos y espera que otros físicos lleven a cabo sus propias versiones del experimento para verificar el hallazgo y descartar errores sistemáticos.

Al mismo tiempo que la evaluación experimental de su conjetura, Tajmar y de Matos también elaboraron un modelo teórico más refinado del momento gravitomagnético de London. Buscaron su inspiración en la superconductividad. Las propiedades electromagnéticas de los superconductores son explicadas por la teoría cuántica asumiendo que las partículas portadoras de fuerza, denominadas fotones, ganan masa. Suponiendo que las partículas gravitatorias portadoras de fuerza, denominadas gravitones, se hacen más pesadas, encontraron que se podía modelar la inesperadamente grande fuerza gravitomagnética.

“Si se confirmase, sería un gran avance”, dice Tajmar, “permite una nueva manera de estudiar la relatividad general y sus consecuencias en el mundo cuántico”.

Los resultados fueron presentados en una conferencia de un único día en el Centro de Investigación Europeo del Espacio y la Tecnología (ESTEC), en los Países Bajos, el 21 de marzo de 2006. Se están considerando dos artículos en los que se detalla el trabajo para su publicación. Los artículos pueden verse en línea en el servidor de preimpresión de Los Alamos usando las referencias gr-qc/0603033 y gr-qc/0603032.