"Hallar una variación en la fuerza de gravedad para diferentes materiales no probaría inmediatamente que la teoría de cuerdas es correcta, pero proporcionaría una 'dosis' de evidencia a su favor".
Así como el magnetismo actúa sobre objetos hechos de hierro pero no en aquellos de plástico, la nueva fuerza no afectaría a toda la materia de igual forma.
La atracción de la fuerza variaría según el material con que esté hecho el objeto.
Por ejemplo, algunas versiones de la teoría de cuerdas sugieren que esta nueva fuerza interactuaría con la energía electromagnética del material.
Dos átomos que tienen la misma masa pueden tener diferentes cantidades de energía electromagnética si, por ejemplo, uno de ellos tiene más protones, los cuales poseen carga eléctrica, mientras que el otro tiene más neutrones, que no poseen carga eléctrica.
La gravedad tradicional atraería a ambos átomos de igual forma, pero si la gravedad incluye esta nueva fuerza, la atracción sobre estos dos átomos sería levemente distinta.
Hasta la fecha, ningún experimento ha detectado esta pequeña diferencia.
Pero ahora tres grupos de científicos están proponiendo misiones espaciales que buscarían este efecto con una sensibilidad superior a cualquier otra que se haya registrado.
"Lo que se quiere hacer es tomar dos masas de prueba compuestas por diferentes materiales y buscar pequeñas diferencias en la velocidad a la que caen", comenta Will.
"En la Tierra, un objeto solamente puede caer por un periodo muy corto antes de llegar al suelo. Pero un objeto en órbita está cayendo literalmente alrededor de la Tierra, de manera que puede caer continuamente por un largo tiempo".
Las pequeñas diferencias en la atracción de la gravedad se acumularían con el tiempo, tal vez aumentando lo suficiente como para que se las pueda detectar.
Una misión de prueba, llamada Prueba Satelital del Principio de Equivalencia (STEP, por su sigla en inglés), está siendo desarrollada por la Universidad de Stanford y un grupo internacional de colaboradores.
STEP sería capaz de detectar una desviación del Principio de Equivalencia de apenas una parte en un millón de billones (10 elevado a la 18). Esto es 100.000 veces más sensible que las mejores mediciones disponibles en la actualidad.
En el diseño de STEP se usan cuatro pares de masas en lugar de solamente un par.
La redundancia sirve para asegurar que cualquier diferencia detectada en la forma en que caen las masas es realmente causada por una violación del Principio de Equivalencia, y no por alguna otra perturbación o imperfección en los equipos.
"Al tratar de medir un efecto tan pequeño, es necesario eliminar tantas perturbaciones externas como sea posible", explica Will.
En el diseño de STEP, las masas de prueba se ubican dentro de un gran tanque de helio líquido para aislarlas de fluctuaciones externas de temperatura y se las rodea con una armadura superconductora con el fin de protegerlas de interferencias eléctricas y magnéticas.
Los microactivadores contrarrestan los efectos de arrastre atmosférico en la órbita del satélite, haciendo que la caída libre de las masas sea casi perfecta.
En este ambiente tan bien regulado, cada par de masas de prueba debe permanecer perfectamente alineado con los demás mientras caen alrededor de la Tierra —esto siempre y cuando el Principio de Equivalencia se cumpla.
Pero si este nuevo componente de la gravedad realmente existe, una masa caerá a una velocidad levemente distinta de la de su compañera, de modo que el par irá perdiendo ligeramente la alineación con el paso del tiempo.
Actualmente, STEP se encuentra en fase de desarrollo.
Además, investigadores franceses están desarrollando otro experimento satelital, el Microsatélite Adaptado para la Observación del Principio de Equivalencia (MICROSCOPE, por su sigla en francés), el cual planean lanzar en 2010. MICROSCOPE, tendrá dos pares de masas de prueba en lugar de cuatro y podrá detectar desviaciones del Principio de Equivalencia tan pequeñas como una parte en mil billones (10 elevado a la 15).
El tercer experimento es el satélite italiano Galileo Galilei ("GG", su nombre corto), que trabajará de manera muy similar a STEP y a MICROSCOPE, excepto que utilizará sólo un par de masas de prueba.
Para mejorar su precisión, el satélite Galileo Galilei girará alrededor de su propio eje central con una velocidad de 2 rotaciones por segundo.
De esta forma, si se produjeran alteraciones en el satélite, éstas actuarán en todas direcciones de igual manera, cancelándose entre sí.
El experimento debe ser capaz de lograr una sensibilidad de una parte en cien mil billones (10 elevado a la 17).
Es difícil afirmar que alguna de estas misiones podrá detectar alguna violación del Principio de Equivalencia.
Will comenta que espera que los experimentos no hallen ninguna desviación, en parte porque hallar alguna sería una gran revolución para la física moderna.
La teoría de cuerdas propone un rango de predicciones acerca de qué tan fuerte sería esta nueva fuerza, entonces es posible que el efecto sea tan pequeño que no pueda ser detectado incluso con intrumentos espaciales como estos.
Aun si no se encontrará desviación alguna, esto sería de gran ayuda: descartaría ciertas variantes de la teoría de cuerdas, lo que conduciría a los físicos hacia la correcta "Teoría del Todo".
Sin embargo, encontrar una desviación, por pequeña que sea, sería un gran paso.
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Información producida por la NASA - Enviada a nosotros por Alberto Bonnet.
