Ciencia

El Corazón de la Relatividad General (I)

El projecto espacial Microscope se propone medir con una precisión hasta ahora no alcanzada la equivalencia entre masa inercial y gravitacional.

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17-05-2009
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Para eso un microsatélite de la agencia espacial francesa CNES va a colocar masas de prueba a partir del 2012 en la órbita terrestre. Entre estas masas de prueba se encuentran unos cilindros metálicos concéntricos de 8 centí­metros de tamaño cuyas dimensiones se conocen con una precisión de un micra (milésima de milí­metro). Para eso un microsatélite de la agencia espacial francesa CNES va a colocar masas de prueba a partir del 2012 en la órbita terrestre. Entre estas masas de prueba se encuentran unos cilindros metálicos concéntricos de 8 centí­metros de tamaño cuyas dimensiones se conocen con una precisión de un micra (milésima de milí­metro).
Antes de entrar en los detalles del experimento quiseramos explicar con cierto detalle en qué consiste el principio de equivalencia, porque de alguna forma es el corazón de la teoría de la relatividad general. Existen diferentes formulaciones y la llamada formulación débil se remonta a Galileo y afirma que el movimiento de cualquier partícula en caída libre es independiente de su composición y estructura. En cierta medida este principio no es algo obvio ya que uno podría pensar que cuanto más grande o más pesado, más rápido cae al suelo el objeto.
 
En esta observación uno no se preocupa de los efectos de la resistencia aerodinámica que por supuesto existen. Para eso por ejemplo uno puede meter una piedra muy pesada y una pluma ligera en algun otro objeto y lo que observa es que los dos objetos caen al mismo tiempo. Otro fenómeno que puede ayudar a ilustrar este principio es cuando se derrumba un edificio. Si uno se fija, en general todo el edifico cae al unísono.
 
La consecuencia de este hecho es que la masa incercial y la masa gravitacional son iguales para este tipo de experimento. Pero estos dos tipos de masa son dos conceptos bien distintos. La masa inercial es la medida de la resistencia que presenta un objeto a ser desplazado y la masa gravitacional es la medida de la fuerza de atracción que representa una masa con respecto a las demás. El hecho de que sean iguales no es para nada obvio y hasta Einstein no se tenía una explicación profunda de ésto.

Entenderlo en profundidad requiere cierta reflexión, pero para hacerse una idea uno puede imaginarse el “experimento mental” de una persona que está en una nave espacial que está acelerando. Si la nave está completamente a oscuras y se acelera con la misma aceleración que experimentamos en la Tierra, si lo pensamos un poquito, el astronauta no tiene ningún criterio para decir que está en el espacio o en la Tierra. En efecto son dos situaciones indistinguibles y en definitiva las leyes de la física son completamente las mismas. No se puede realizar ningún experimento que permita distinguir si uno está en un “cuarto oscuro” en la Tierra o en una nave espacial que se mueve con las misma aceleración que en la Tierra.
En el siguente art
ículo profundizaremos en las consecuencias de esta idea para la concepción de la gravedad.


 
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