Uma constante da natureza voltou a discordar de si mesma após dez anos de medições: experimento do NIST reacende um dos problemas mais persistentes da física

O que você vai ver

•  Qual constante da física o NIST passou dez anos tentando medir com precisão.
•  Por que o experimento foi conduzido de forma cega por tanto tempo.
•  Quanto o novo valor do NIST diverge do resultado de referência anterior.
•  Por que essa constante específica resiste à medição precisa há mais de dois séculos.
•  O que esse desacordo persistente pode significar para a física experimental.

Uma das constantes fundamentais da natureza voltou a discordar de si mesma depois de dez anos de medições cuidadosas, resultado que reacende um dos problemas experimentais mais persistentes de toda a física: a dificuldade histórica de determinar com precisão a força da própria gravidade.

Qual constante da física o NIST passou dez anos tentando medir com precisão?

O físico Stephan Schlamminger, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, o NIST, dedicou uma década de trabalho a produzir uma nova medição da constante gravitacional universal, conhecida popularmente como “Big G”, valor que descreve a intensidade da força gravitacional entre quaisquer dois objetos com massa no universo.

Determinar esse número com precisão parece, à primeira vista, uma tarefa relativamente simples diante de outras constantes físicas já bem estabelecidas, mas a constante gravitacional carrega uma história de dificuldade experimental que remonta a mais de dois séculos de tentativas de medição cada vez mais refinadas, sem que a comunidade científica tenha conseguido um consenso definitivo sobre seu valor exato.

Por que o experimento foi conduzido de forma cega por tanto tempo?

Schlamminger conduziu o experimento no formato “cego”, metodologia em que o resultado final permanece desconhecido até o último momento possível, mesmo para os próprios pesquisadores envolvidos, prática que busca eliminar qualquer viés inconsciente que pudesse levar a equipe a ajustar, mesmo sem intenção deliberada, o processo experimental em direção a um valor já esperado de antemão.

Esse cuidado metodológico extremo é especialmente relevante em medições de constantes físicas historicamente difíceis de determinar, como a constante gravitacional, já que resultados anteriores divergentes entre diferentes laboratórios ao redor do mundo levantam a suspeita de que fatores sistemáticos não identificados, e não apenas o acaso estatístico, possam estar influenciando medições feitas sem esse tipo de cegamento experimental.

Quanto o novo valor do NIST diverge do resultado de referência anterior?

Ao revelar o resultado cego em 11 de julho de 2024, a equipe do NIST chegou a um valor de 6,67387 × 10⁻¹¹ metros cúbicos por quilograma por segundo ao quadrado para a constante gravitacional, número que ficou 0,0235% abaixo do resultado de referência produzido em 2007 pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas, em Sèvres, na França.

Embora essa diferença percentual pareça minúscula à primeira vista, ela é significativamente maior do que a margem de incerteza que experimentos de alta precisão normalmente deveriam apresentar entre si, discrepância que reacende a mesma pergunta que físicos vêm fazendo há décadas: por que medições tão cuidadosas da mesma constante continuam produzindo valores que não coincidem exatamente entre laboratórios diferentes.

Por que essa constante específica resiste à medição precisa há mais de dois séculos?

Desde que o físico britânico Henry Cavendish realizou a primeira medição histórica da força gravitacional há 225 anos, centenas de experimentos elegantes já foram conduzidos ao redor do mundo, mas a constante gravitacional continua sendo uma das menos precisamente conhecidas entre todas as constantes fundamentais da física, mesmo depois de tanto tempo de refinamento experimental acumulado.

Diferente de outras constantes físicas que hoje são conhecidas com seis ou mais dígitos significativos de precisão, a força gravitacional é extremamente fraca em comparação com outras forças fundamentais da natureza, característica que torna qualquer medição em laboratório vulnerável a interferências externas sutis, dificuldade experimental que ajuda a explicar por que essa constante específica resiste tanto a um consenso definitivo entre pesquisadores.

O que esse desacordo persistente pode significar para a física experimental?

A divergência persistente entre diferentes medições de alta precisão da constante gravitacional sugere que fatores sistemáticos ainda não identificados podem estar afetando esse tipo específico de experimento de uma forma que a comunidade científica ainda não compreende completamente, possibilidade que mantém a busca por esse valor como um problema ativo de pesquisa em física experimental.

Esse tipo de desacordo persistente entre medições independentes e cuidadosas é, para a física experimental, um sinal de que ainda existe algo relevante a ser entendido sobre o próprio processo de medição da gravidade, questão que continua motivando novos experimentos de alta precisão ao redor do mundo na tentativa de finalmente resolver uma discrepância que atravessa gerações de físicos.

Questões que colocam à prova a precisão de instrumentos de medição também aparecem no relato sobre as conexões cerebrais que parecem compensar a perda de matéria cinzenta na preservação da linguagem.

Mais detalhes sobre a medição estão disponíveis na reportagem da Scientific American.

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