A constante gravitacional G determina a força da gravidade - a força que faz as maçãs caírem no chão ou puxa a Terra em sua órbita ao redor do sol. É parte da lei da gravitação universal de Isaac Newton, que ele formulou pela primeira vez há mais de 300 anos. A constante não pode ser derivada matematicamente; tem de ser determinado através da experiência.
Ao longo dos séculos, os cientistas realizaram vários experimentos para determinar o valor de G, mas a comunidade científica não está satisfeita com o número atual. Ainda é menos preciso do que os valores de todas as outras constantes naturais fundamentais – por exemplo, a velocidade da luz no vácuo.

Uma razão pela qual a gravidade é extremamente difícil de quantificar é que ela é uma força muito fraca e não pode ser isolada:quando você mede a gravidade entre dois corpos, você também mede o efeito de todos os outros corpos do mundo.

"A única opção para resolver essa situação é medir a constante gravitacional com o maior número possível de métodos diferentes", explica Jürg Dual, professor do Departamento de Engenharia Mecânica e de Processos da ETH Zurich. Ele e seus colegas conduziram um novo experimento para redeterminar a constante gravitacional e agora apresentaram seu trabalho na revista científica Nature Physics .

Um novo experimento em uma antiga fortaleza

Para descartar ao máximo as fontes de interferência, a equipe de Dual instalou seu equipamento de medição no que costumava ser a fortaleza de Furggels, localizada perto de Pfäfers, acima de Bad Ragaz, na Suíça. A montagem experimental consiste em duas vigas suspensas em câmaras de vácuo. Depois que os pesquisadores definiram uma vibração, o acoplamento gravitacional fez com que o segundo feixe também exibisse um movimento mínimo (na faixa do picométrico – ou seja, um trilionésimo de metro). Usando dispositivos a laser, a equipe mediu o movimento dos dois feixes, e a medição desse efeito dinâmico permitiu inferir a magnitude da constante gravitacional.

O valor que os pesquisadores chegaram com esse método é 2,2% superior ao valor oficial atual dado pelo Comitê de Dados para Ciência e Tecnologia. No entanto, Dual reconhece que o novo valor está sujeito a uma grande incerteza:"Para obter um valor confiável, ainda precisamos reduzir essa incerteza em um valor considerável. Já estamos fazendo medições com um valor ligeiramente modificado configuração experimental para que possamos determinar a constante G com precisão ainda maior." Os resultados iniciais estão disponíveis, mas ainda não foram publicados. Ainda assim, Dual confirma que “estamos no caminho certo”.

Os pesquisadores executam o experimento remotamente de Zurique, o que minimiza as interrupções do pessoal presente no local. A equipe pode visualizar os dados de medição em tempo real sempre que desejar.

Insight sobre a história do universo

Para o Dual, a vantagem do novo método é que ele mede a gravidade dinamicamente através dos feixes móveis. "Em medições dinâmicas, diferentemente das estáticas, não importa que seja impossível isolar o efeito gravitacional de outros corpos", diz ele. É por isso que ele espera que ele e sua equipe possam usar o experimento para ajudar a resolver o enigma da gravidade. A ciência ainda não compreendeu totalmente essa força natural ou os experimentos relacionados a ela.

Por exemplo, uma melhor compreensão da gravidade nos permitiria interpretar melhor os sinais de ondas gravitacionais. Essas ondas foram detectadas pela primeira vez em 2015 nos observatórios LIGO nos EUA. Eles foram o resultado de dois buracos negros em órbita que se fundiram a uma distância de cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. Desde então, os cientistas documentaram dezenas de tais eventos; se pudessem ser rastreados em detalhes, revelariam novos insights sobre o universo e sua história.

Uma conquista que coroa a carreira

Dual começou a trabalhar em métodos para medir a constante gravitacional em 1991, mas a certa altura suspendeu seu trabalho. No entanto, a observação de ondas gravitacionais no LIGO deu um novo impulso e, em 2018, ele retomou sua pesquisa. Em 2019, a equipe do projeto montou o laboratório na fortaleza de Furggels e iniciou novos experimentos. Além dos cientistas do grupo de Dual e um professor de estatística, o projeto também envolveu pessoal de infraestrutura, como especialistas em salas limpas, um engenheiro elétrico e um mecânico. "Este experimento não poderia ter acontecido sem anos de esforço em equipe", diz Dual.

Dual está se tornando professor emérito no final de julho deste ano e já deu sua palestra de despedida. "Um experimento bem-sucedido é uma boa maneira de encerrar minha carreira", diz ele. + Explorar mais

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