O Embarço da física: 340 anos depois, a constante gravitacional de Newton ainda escapa aos cientistas

Nenhuma força da natureza revela-se tão elusiva quanto a gravidade, a mais antiga e ainda a mais misteriosa constante fundamental do cosmos. Desde que Isaac Newton inscreveu o ‘Big G’ nos alicerces da lei da gravitação universal, há 340 anos, a ciência jamais conseguiu domar seu valor com a precisão desejada.

O metrologista Stephen Schlamminger, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos Estados Unidos, classifica essa lacuna como ‘um dos grandes constrangimentos não resolvidos da física’. Schlamminger dedicou os últimos dez anos a um experimento obsessivo para cravar a constante gravitacional com exatidão inédita.

A grandeza, carinhosamente apelidada de ‘Big G’, dita a intensidade da força atrativa entre cada partícula do universo na formulação newtoniana. Na relatividade geral de Einstein, ela determina a rigidez do tecido espaçotemporal diante da deformação causada por massas como estrelas e planetas.

Embora a teoria de Einstein tenha suplantado o modelo de Newton, o Big G sobreviveu incólume ao salto paradigmático, ainda que com um papel sutilmente redefinido. ‘Quanto menor o G, mais resistente é o espaço-tempo a ser curvado’, explica Schlamminger.

A medição precisa do G enfrenta um obstáculo formidável: a gravidade é de longe a mais débil das quatro forças fundamentais. Não existe blindagem contra ela; todos os corpos atraem-se mutuamente, o tempo todo, tornando impossível isolar o fenômeno como se faz com campos elétricos ou magnéticos.

O primeiro esforço para quantificar a constante coube ao físico Henry Cavendish em 1798, que usou esferas de chumbo para estimar a densidade da Terra e obter um valor aproximado. Apesar dos avanços colossais em equipamentos científicos e poder computacional nos últimos 227 anos, a precisão almejada continua esquiva.

Atualmente, existem 17 medições independentes do Big G, mas seus resultados dispersam-se muito além do que a estatística aceitaria. ‘Ninguém sabe por que elas não convergem’, admite Schlamminger, ressaltando a frustração de um metrologista diante de um conjunto de dados que se recusa a alinhar-se.

Conforme detalhado em reportagem especial do portal Space.com, o cientista e sua equipe replicaram um ensaio de altíssima precisão concebido pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) em Sèvres, na França. A repetição do experimento no NIST, em Maryland, exigiu cuidado redobrado para não cair na armadilha do ‘travamento intelectual de fase’.

Esse viés invisível pode levar o pesquisador a interromper inconscientemente a medição assim que o resultado se aproxima do valor da literatura ou do valor obtido anteriormente com o mesmo instrumento. Para neutralizá-lo, Schlamminger arquitetou uma estratégia engenhosa: um colega inseriu um viés secreto nos pesos utilizados no experimento.

O valor do viés foi lacrado em um envelope, que só seria aberto quando a consistência interna dos dados estivesse assegurada. Assim, a equipe não tinha ideia do verdadeiro valor de G que emergia durante as medições, protegendo a objetividade do processo.

O envelope foi finalmente rompido em 11 de julho de 2024, dois anos depois da data originalmente prevista. O atraso ocorreu porque Schlamminger percebeu que havia negligenciado um fator sutil de pressão do ar em seus cálculos.

O valor de Big G encontrado pelo grupo revelou-se 0,000064 inferior àquele adotado pelo Comitê de Dados do Conselho Internacional de Ciência (CODATA). ‘Se um relógio se atrasasse 0,000064 segundos após um ano, ele estaria errado em 34 minutos’, compara o metrologista.

Essa diferença diminuta tem implicações cósmicas desconcertantes: se o novo valor estiver correto, a massa da Terra é cerca de 320 quatrilhões de toneladas maior do que o número oficial. Trata-se de um abalo sutil, porém significativo, nas pedras angulares da física.

Apesar do feito, o próprio Schlamminger adverte que ‘o mistério não está resolvido’. A divergência entre os diversos experimentos persiste como um enigma à espera de uma explicação que mantenha viva a controvérsia.

Após uma década de dedicação intensa, o pesquisador anuncia uma retirada estratégica das constantes fundamentais. ‘Essas medições levam anos, às vezes décadas, e drenam a energia de uma pessoa’, afirma, revelando que agora se voltará a mensurações de precisão em resistores e capacitores.

Os resultados do grupo foram publicados na revista científica Metrologia, perpetuando o desafio. O Big G, a mais antiga das constantes, ainda guarda segredos que a física do século XXI não conseguiu desvendar.