O resultado, anunciado este mês por uma equipe liderada pela agência espacial francesa CNES e que inclui um pesquisador do Imperial College London, é um triunfo para a relatividade geral de Einstein. No entanto, também descarta potencialmente algumas teorias universais da física candidatas.

A relatividade geral é a melhor teoria da gravidade – postulando que, em vez de ser uma força de 'puxão', a ação da gravidade é causada por corpos grandes como planetas dobrando o espaço-tempo, curvando os caminhos de objetos menores em direção a eles.

No entanto, isso não é compatível com a melhor teoria dos cientistas do mundo subatômico: a mecânica quântica. Os físicos há muito buscam uma teoria universal que os una. Várias dessas teorias candidatas preveem que o princípio da equivalência quebraria quando medido com muita precisão – mas o MICROSCOPE mostrou que é extremamente improvável que seja o caso.

O princípio da equivalência diz que, quando dois objetos são lançados no vácuo sob a mesma força da gravidade, eles caem na mesma proporção, não importando seu peso ou composição. Este princípio foi demonstrado pelo astronauta da Apollo 15, David Scott, que deixou cair um martelo e uma pena na Lua e mostrou que ambos atingiram o solo ao mesmo tempo.

No entanto, deixar cair objetos domésticos na superfície lunar não permite medições muito precisas – pode ser que eles atinjam o solo com frações de segundo.

MICROSCOPE (MICROSatellite with Compensated drag for the Observation of the Principle of Equivalence) contém dois pares de 'massas de teste': blocos de platina e titânio de diferentes pesos com propriedades medidas com muita precisão. Essas massas são isoladas de qualquer outra influência, como temperatura ou atrito atmosférico, e são monitoradas à medida que caem livremente no espaço enquanto orbitam a Terra.

Sua aceleração devido à queda livre é então medida com precisão atômica e comparada para testar o princípio da equivalência. Se duas massas de teste de tamanho igual, mas composição diferente, forem aceleradas de maneira diferente durante a queda livre, o princípio da equivalência será violado.

Essas medições foram feitas ao longo de 1642 órbitas ao redor da Terra, ou por 73 milhões de km, o equivalente a metade da distância Terra-Sol. O MICROSCOPE foi lançado em 2016 e desativado em 2018, mas os pesquisadores vêm analisando as medições desde então.

Seu resultado, publicado em Physical Review Letters e Classical and Quantum Gravity , mostrou que, se existir algum desvio na aceleração das massas de teste, é menos de 1 parte em 10 15 – ou menos de um décimo de um trilionésimo de um por cento.

O professor Timothy Sumner , do Departamento de Física do Imperial e membro da MICROSCOPE Science Working Team, disse: “Lembro-me de aprender na escola sobre Galileu soltando massas da torre inclinada de Pisa no século XVII, e assisti ao experimento do martelo e da pena em 1971 durante um dos pousos na lua.

"O resultado deste experimento aparentemente simples esconde uma sutileza que tem confundido os cientistas por séculos e que levou Einstein a 'adotar' a universalidade da queda livre como pedra angular básica da relatividade geral.

“O MICROSCOPE foi pioneiro nesse tipo de experimento no ambiente do espaço silencioso e mostrou que duas massas lançadas em órbita ao redor da Terra ainda estão juntas a 100 milionésimos de metro depois de 'cair' por 73 bilhões de metros, mostrando assim que a pedra fundamental ainda não tem rachaduras visíveis.”