Sensor ultrassensível poderá dizer se gravidade é quântica ou clássica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/05/2019

O coração do sensor gravitacional é esse pequeno espelho suspenso. [Imagem: Matsumoto et al. - 10.1103/PhysRevLett.122.071101]

Sensor de gravidade

Está pronto o mais sensível detector capaz de medir a gravidade.

A equipe do professor Nobuyuki Matsumoto, da Universidade Tohoku, no Japão, desenvolveu um sensor que mede a gravidade monitorando o sutil deslocamento de um espelho em levitação conforme uma massa se aproxima dele.

Como a força gravitacional é muito mais fraca que as outras forças, como a força eletromagnética, é difícil medir a gravidade gerada por pequenas massas - até agora, a menor massa cujo campo gravitacional foi medido é de cerca de 90 gramas. É por isso que ainda há dúvidas se gravidade é constante ou não.

E essa massa é grande demais para que se possa definir se a gravidade é quântica ou clássica. "Nos últimos cem anos, nossa compreensão da natureza aprofundou-se com base na teoria quântica e na relatividade geral. Para continuar avançando nesse progresso, é necessário entender mais sobre a natureza da gravidade," disse Matsumoto.

Aparato inteiro para demonstração do funcionamento do sensor - medições reais exigirão aparatos ainda mais robustos. [Imagem: Matsumoto et al. - 10.1103/PhysRevLett.122.071101]

Ondas ou quantum de gravidade

O sensor gravitacional foi construído com base na mesma tecnologia desenvolvida para os detectores de ondas gravitacionais, o que incluiu uma estabilização a laser e estágios de isolamento contra vibrações e ruídos. Mas também há diferenças.

"Ao contrário dos detectores de ondas gravitacionais, usamos uma cavidade óptica triangular, não uma cavidade óptica linear. A fim de diminuir o nível de ruído do sensor de deslocamento e manter a operação estável do sensor, o nível de ruído do nosso sistema, devido ao movimento browniano do espelho suspenso, é um dos menores do mundo," disse Matsumoto.

O aparato é pelo menos 1.000 vezes mais sensível do que qualquer experimento anterior, podendo medir a força gravitacional exercida por uma massa de cerca de 100 miligramas.

Com o sensor testado e aprovado, falta agora construir o aparato laboratorial para que ele possa funcionar mantendo seu nível de precisão.

• Seis fatos bem pesados sobre a gravidade

Bibliografia:

Demonstration of displacement sensing of a mg-scale pendulum for mm- and mg- scale gravity measurements
Nobuyuki Matsumoto, Seth B. Catano-Lopez, Masakazu Sugawara, Seiya Suzuki, Naofumi Abe, Kentaro Komori, Yuta Michimura, Yoichi Aso, Keiichi Edamatsu
Physical Review Letters
Vol.: 122, 071101
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.071101