Nova medição do NIST confirma divergências no cálculo da constante gravitacional universal

Uma nova medição da constante gravitacional universal (G), conduzida pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST), revelou a persistência de divergências em um dos cálculos mais complexos da física moderna. O estudo, publicado na revista Metrologia, buscou solucionar a falta de convergência entre diferentes medições da gravidade, mas acabou confirmando que a precisão absoluta desse valor continua sendo um desafio científico.

O método do "envelope fechado"

Para evitar que a expectativa sobre o resultado influenciasse a análise dos dados, o físico Stephan Schlamminger adotou uma estratégia de cegamento experimental. Durante quase dez anos, o pesquisador trabalhou sem conhecer o valor real de seus próprios testes. O processo foi viabilizado por Patrick Abbott, que aplicou uma correção numérica secreta em algumas medições e guardou a chave do cálculo em um envelope lacrado.

O objetivo era reproduzir com rigor um experimento anterior do Burô Internacional de Pesar e Medidas (BIPM), realizado em Sèvres, na França. A revelação do conteúdo do envelope, prevista para 2022, foi adiada por dois anos após Schlamminger identificar que a pressão do ar poderia interferir nos resultados. A abertura do documento ocorreu apenas em 11 de julho de 2024, durante uma conferência em Aurora, Colorado.

Divergências na precisão gravitacional

Embora a correção secreta estivesse alinhada à magnitude esperada, a reconstrução final dos dados mostrou que a medição do NIST não coincidia com o resultado obtido na França. Após dois anos de análises adicionais, a equipe estabeleceu o valor de 6,67387 × 10-11 m³/kg/s² para a constante G.

Este número é 0,0235% inferior ao registrado no experimento francês. Apesar de a diferença ser irrelevante para aplicações cotidianas, ela é considerada excessiva para a física de precisão. Atualmente, as medições modernas da constante G apresentam dispersões de aproximadamente uma parte em 10.000, um intervalo superior ao esperado para erros experimentais comuns.

Desafios técnicos e instrumentação

A dificuldade em determinar a constante G, medida há mais de 225 anos, reside na extrema fragilidade da atração gravitacional. Em ambiente laboratorial, onde as massas são significativamente menores que a de um planeta, as forças a serem detectadas são mínimas.

Para enfrentar esse obstáculo, o NIST utilizou uma balança de torção, tecnologia baseada nos experimentos de Henry Cavendish de 1798. O equipamento consistia em:

• Oito massas cilíndricas;
• Uma fita de cobre-berílio com espessura comparável a um fio de cabelo.

A equipe mediu a torção gerada pela gravidade e utilizou forças eletrostáticas para compensá-la, criando um segundo método de cálculo. Para descartar a influência da composição dos materiais, os testes foram repetidos com massas de safira e cobre, resultando em valores praticamente idênticos.

Embora o estudo não indique que as leis da gravidade estejam erradas, a discrepância sugere a existência de efeitos experimentais ainda não identificados. Diante da persistência do problema após uma década de investigação, Schlamminger defendeu a continuidade das pesquisas, delegando a resolução do impasse às próximas gerações de cientistas.