A Gravidade no Século 21

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

Neutrôn escreveu:Recentemente li a respeito da teoria da gravidade efeito ilha e achei bem interessante e coerente.

Correto, Neutrôn. Mas a maioria dos físicos apoia a TRG, por dar melhores previsões em efeitos sutis observados no Cosmos.

Continuação XVIII

Testes da universalidade da queda livre

Para testar a universalidade da queda livre (UFF - Universal Free Fall), os experimentalistas comparam as acelerações de diferentes materiais sob a influência da força gravitacional de um terceiro corpo, chamado de "fonte" [massa de fonte].

Muitos dos testes mais sensíveis vieram de medições de equilíbrio de torção. Um experimento recente usou oito corpos de prova em forma de arcos de barril, presos a uma estrutura central, com quatro de berílio (Be) de um lado e quatro de titânio (Ti) do outro. Os corpos de titânio mais densos [que os corpos de berílio] foram escavados internamente [ocos por dentro] para tornar suas massas iguais às dos corpos de berílio, preservando as mesmas dimensões externas.

Todas as superfícies do pêndulo foram revestidas por uma fina camada de ouro. O vaso de vácuo que envolvia e sustentava a fibra de torção e o pêndulo girava a uma taxa lenta e uniforme [1,261 milésimos de Hertz] em torno do eixo da fibra de tungstênio. Qualquer aceleração diferencial dos dois tipos de corpos de prova em direção a uma fonte externa teria levado a uma torção sobre a fibra que mudava de sinal quando o aparelho girava 180°. Essencial para o experimento foi a remoção de todas as forças estranhas (não gravitacionais) atuando nos corpos de prova.


Obs.: Em caso de perda de parte da imagem, clique sobre a figura.

Para massas de fonte [padrão], os experimentos usaram massas construídas localmente dentro do laboratório, locais de características topográficas como uma encosta, a própria Terra, o Sol e toda a Via Láctea. A comparação da aceleração diferencial de corpos de prova em direção ao centro galáctico é de particular interesse.

Os teóricos pensam que a matéria escura causa cerca de 30 por cento da aceleração do nosso sistema solar sobre o centro da galáxia. A mesma força da matéria escura que ajuda a manter o sistema solar em órbita ao redor do centro galáctico atua sobre os corpos de prova de um pêndulo de torção.

Uma força de matéria escura que age de maneira diferente em diferentes materiais levaria a uma aparente quebra do UFF [da universalidade da queda livre]. Como os físicos não tem observado nenhuma aceleração diferencial na direção do centro galáctico, eles concluíram que a matéria escura interage com a matéria comum principalmente através da gravidade.

Nota de Tradução:

Através do último parágrafo, percebe-se que o pêndulo não detetou a esperada matéria escura, mas os cientistas...

..."concluíram que a matéria escura interage com a matéria comum principalmente através da gravidade".

Há uma insistente crença pela existência da matéria escura, sem a qual toda a teoria da gravidade entra em xeque.

Continuando...


Ainda não foi observada violação da UFF - universalidade da queda livre.
Físicos fazem testes da UFF para investigar novas forças muito fracas que podem atuar entre os objetos.

Tais forças levariam a uma aparente violação da UFF e estaria associado a escalas de comprimento sobre as quais as novas forças atuam.

Diferentes técnicas experimentais têm sido usados para testar o UFF (e procurar por novas forças) em diferentes escalas de comprimento. Por exemplo, existe uma região entre 103 metros e 105 metros sobre a qual as balanças de torção falham por não conseguir revelar interferências confiáveis em novas forças fracas. Isso ocorre porque, nessa faixa de comprimento, não temos conhecimento da homogeneidade de densidade da Terra para calcular de forma confiável a direção da nova força — ela pode apontar diretamente paralelo ao eixo da fibra e não produzir um torque no pêndulo.

Nessa faixa de comprimento, os melhores limites em novas forças vêm de experimentos modernos de "torre de queda" que comparam diretamente as acelerações de diferentes materiais em queda livre na superfície da Terra

Continua...

UFF - Universal Free Fall - universalidade da queda livre.

Testes da UFF no espaço

O futuro dos testes da UFF pode estar nas medições espaciais. Em um satélite sem arrasto,
cilindros concêntricos de diferentes composições podem ser colocados em queda livre no campo gravitacional da Terra.

Os experimentalistas podem monitorar o deslocamento relativo (e aceleração) dos dois cilindros com
precisão requintada por longos períodos de tempo usando sensores ópticos ou supercondutores. Medições baseadas em satélite medições podem atingir um fator de sensibilidade 1.000 vezes maior à violação da UFF do que nos testes baseados na superfície terrestre.

Já existe uma fonte de testes espaciais da UFF. As missões espaciais Apollo deixaram
refletores ópticos de espelhos de cantoneiras na Lua que podem refletir a luz laser baseada na Terra.
Medições precisas do o tempo de voo [de ida e volta] de um pulso de laser para a Lua e vice-versa fornece um registro da separação Terra-Lua com uma precisão que agora se aproxima de 1 milímetro.


Figura 12: Astronautas da missão Apollo implantam refletores cúbicos de canto.
Fonte:
NASA.

Como tanto a Terra como a Lua estão caindo no campo gravitacional do Sol, este experimento de alcance do laser lunar (LLR) fornece um teste da acelerações relativas da Terra e da Lua em direção ao Sol com precisão de 2 x 10^-13 de suas acelerações médias.

A energia de ligação gravitacional fornece uma fração maior da massa da Terra do que para
a lua. Se o UFF fosse violado porque a gravidade atua de maneira diferente na energia de ligação gravitacional do que outros tipos de massa ou energia de ligação, então seria de esperar um resultado cerca de 2.000 vezes maior do que o limite experimental do LLR.

Validando a lei do inverso do quadrado

Os físicos têm boas razões para questionar a validade da lei do inverso do quadrado tanto em grandes como em curtas distâncias.

Escalas de comprimento curto são o domínio do mundo quântico, onde as partículas se transformam em ondas (*1) e não podemos mais considerar partículas pontuais em repouso.

Encontrar uma teoria que incorpore a gravidade dentro da mecânica quântica tem apresentado aos físicos teóricos um desafio assustador há quase um século; permanece uma questão em aberto.

Em escalas de comprimento astronômicas, as discrepâncias entre as observações e as expectativas da gravidade comum exigem que a matéria escura e a energia escura (*2) sejam os constituintes dominantes do universo.

Até que ponto temos certeza de que a lei do inverso do quadrado se aplica a distâncias tão vastas?

Não existem partículas, apenas ondas   !

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

Não está na hora de livrarmos desse empecilho? O big-bang agradece!

Saiba mais em:
https://fisica2100.forumeiros.com/t1915-e-se-a-conservacao-da-energia-for-falsa#14504

A lei do inverso do quadrado foi testada em escalas de comprimento que variam de 5 x 10^(-5) a 10^(15) metros. Para nos grandes comprimentos, os cientistas monitoram as órbitas dos planetas, da Lua e das espaçonaves com alta precisão e compare-as com as órbitas calculadas para uma força gravitacional que obedece à lei do inverso do quadrado (incluindo pequenos efeitos introduzidos pela teoria da relatividade geral). Adicionar uma força adicional pode levar a modificações mensuráveis das órbitas.

Por exemplo, a relatividade geral prevê que a linha que liga os periélios e afélios de uma órbita gravitacional elíptica (os pontos de aproximação mais próxima e mais distante de o Sol para órbitas planetárias, respectivamente) deveria precessar lentamente.

Qualquer violação da lei do inverso do quadrado mudaria a taxa de precessão do semieixo maior da elipse. Até o momento não foi encontrada nenhuma discrepância entre as órbitas observadas e calculadas, permitindo aos cientistas colocar limites rígidos nos desvios do lei do inverso do quadrado nas escalas de comprimento do sistema solar *(1)



Nas distâncias mais curtas, os pesquisadores medem a força gravitacional entre placas separadas por cerca de 5 x 10^(-5) metros, distância menor que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Uma fina folha condutora esticada entre as placas elimina quaisquer forças elétricas dispersas. Estudos recentes usando um pêndulo de torção confirmou a lei do inverso do quadrado em distâncias submilimétricas.

Para sondar distâncias ainda mais curtas, os cientistas gravaram cantilevers em miniatura (micro) e osciladores de torção em pastilhas de silício. Esses dispositivos mediram forças entre objetos macroscópicos tão próximos quanto 10^( -8 ) metros, mas ainda não com suficiente sensibilidade para isolar a força gravitacional.

A lei do inverso do quadrado se aplica às pequenas distâncias do mundo quântico e às grandes distâncias? onde a matéria escura e a energia escura dominam? Não sabemos a resposta para essa pergunta. Testes definitivos da gravidade em escalas de comprimento muito pequenas e grandes são difíceis de executar. Os cientistas fizeram progressos últimos anos, mas ainda têm muito que aprender.

[Em] casos concernentes a problemas astronômicos, é conveniente usar como equação básica a fórmula da terceira lei estabelecida por Johannes Kepler (1571-1630), da qual, em última análise, é também derivada a lei de gravitação de Newton. A terceira lei de Kepler é usada, em particular, para derivar a constante gravitacional selenocêntrica GM(lunar) desde o movimento de um satélite da Lua.