Pela 1ª vez na história, cientistas medem uma minúscula força gravitacional

A força da gravidade é a mais fraca de todas na natureza – e ainda assim está muito presente em nossas vidas. Ela faz com que tudo seja atraído para a superfície da Terra. No vácuo, todos os objetos caem com a mesma aceleração: a velocidade aumenta cerca de 9,8 m a cada segundo.

A força da gravidade é determinada pela massa da Terra e a distância do seu centro. Na Lua, que é cerca de 80 vezes mais leve e quase quatro vezes menor que nosso planeta, todos os objetos caem seis vezes mais devagar.

Se se houvesse um planeta do tamanho de uma joaninha? Os objetos cairiam 30 bilhões de vezes mais devagar do que na Terra. Forças gravitacionais dessa magnitude normalmente ocorrem apenas nas regiões mais distantes das galáxias para capturar estrelas remotas.

Uma equipe de físicos quânticos liderados por Markus Aspelmeyer e Tobias Westphal, da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências, ambas da Áustria, demonstrou a minúscula força gravitacional em laboratório pela primeira vez.

No estudo publicado na revista Nature na última quarta (10/3), os pesquisadores se basearam num famoso experimento conduzido pelo físico franco-britânico Henry Cavendish no final do século XVIII.

Entenda o curioso experimento

Durante a época do físico inglês Isaac Newton, acreditava-se que a gravidade era própria dos objetos astronômicos, como planetas. Somente com o trabalho de Cavendish (e de Nevil Maskelyne antes dele) que foi possível mostrar que os objetos na Terra também geram sua própria gravidade.

Em 1797, usando um dispositivo de pêndulo, o físico franco-britânico conseguiu medir a força gravitacional gerada por uma bola de chumbo de 30 cm de altura e pesando 160 kg. Um pêndulo de torção (duas massas nas extremidades de uma haste suspensa por um fio fino e livre para girar) é desviado pela força gravitacional da massa de chumbo. Ao longo dos séculos seguintes, esses experimentos foram aperfeiçoados para medir as forças gravitacionais com maior precisão.

Os cientistas austríacos pegaram essa ideia e construíram uma versão em miniatura do experimento de Henry Cavendish. Uma esfera de ouro de 2 mm pesando 90 mg serviu como massa gravitacional.

O pêndulo de torção foi uma haste de vidro de 4 cm de comprimento e 0,5 mm de espessura, suspensa numa fibra de vidro de alguns milésimos de milímetro de diâmetro. Esferas de ouro de tamanho semelhante foram presas a cada extremidade da haste.

“Movemos a esfera de ouro para frente e para trás, criando um campo gravitacional que mudava com o tempo. Isso fez com que o pêndulo de torção oscilasse numa frequência de excitação específica”, comenta o pesquisador Jeremias Pfaff, um dos autores do estudo, citado pelo site científico Science Daily.

O movimento, de apenas alguns milionésimos de milímetro, pode então ser lido com a ajuda de um laser e permitiu tirar conclusões sobre a força gravitacional. A dificuldade foi reduzir ao máximo as outras influências no movimento.

“O maior efeito não gravitacional em nosso experimento vem de vibrações sísmicas geradas por pedestres e tráfego de bonde em nosso laboratório em Viena. Portanto, obtivemos os melhores dados de medição à noite e durante as férias de Natal quando havia pouco tráfego”, revela o pesquisador Hans Hepach, coautor do estudo, também citado pelo site.

Outros efeitos, como forças eletrostáticas, poderiam ser reduzidos a níveis bem abaixo da força gravitacional por uma blindagem condutiva entre as massas de ouro.

Isso tornou possível determinar, pela primeira vez na história, o campo gravitacional de um objeto que tem aproximadamente a massa de uma joaninha. Como próximo passo, os cientistas pretendem investigar a gravidade de massas milhares de vezes mais leves.