¿Por qué 228 años no bastan para medir bien la gravedad?

El 11 de julio de 2024, en un laboratorio de Maryland, alguien abrió un sobre.

Dentro había un número que un colega había escrito años antes y que nadie del equipo de análisis podía conocer. Hasta ese momento, después de casi diez años de mediciones, los físicos del NIST no sabían qué habían medido. Ese era el punto.

Al aplicar la corrección del sobre, salió el resultado, que el NIST cuenta en detalle y que se publicó en la revista Metrologia: la constante de gravitación universal vale 6,67387 × 10⁻¹¹ en unidades del sistema internacional. Y no cuadra. Está un 0,0235 % por debajo del valor que había dado, en 2007, el laboratorio francés del que habían copiado el aparato pieza por pieza.

Un 0,0235 % suena a nada. En este oficio es un escándalo.

La pregunta aparece sola: ¿por qué 228 años de trabajo no han bastado para medir bien la constante más famosa de la física?

¿Qué es exactamente la constante de la gravedad?

Newton dijo que dos cuerpos se atraen según sus masas y la distancia entre ellos. Pero esa frase no da un número: dice que la fuerza crece si las masas crecen y baja si se alejan. Falta traducir esa proporción a newtons.

G es esa traducción. Es el factor de conversión entre «tanta masa, a tanta distancia» y «tanta fuerza». Es como una tasa de cambio: no te dice cuánto dinero tienes, te dice cuánto vale en otra moneda lo que ya tienes.

Sin G, la ley de Newton es una forma, no una predicción. Con ella puedes calcular la órbita de la Luna, la masa del Sol o lo que pesa una montaña.

Es probablemente la constante más conocida del mundo. Y la conocemos con 22 partes por millón de incertidumbre, que viene a ser una parte en 45.000. La constante que gobierna la electricidad y el magnetismo se conoce unas cien mil veces mejor.

¿Cómo se pesa una fuerza que casi no existe?

Con el mismo instrumento desde hace 228 años, y eso ya dice bastante.

En 1798, Henry Cavendish colgó una barra con dos bolas pequeñas de una fibra delgadísima y acercó dos bolas grandes de plomo. La atracción hizo girar la barra un poquito, la fibra se retorció, y midiendo cuánto se retorcía se puede calcular la fuerza. Eso es una balanza de torsión, y sigue siendo la técnica estándar.

Lo difícil se entiende con las palabras del propio Cavendish. La fuerza que intentaba medir no llegaba a la cincuentamillonésima parte del peso de las bolas. Es como pesar un mosquito con la báscula de un camión, y que además el camión esté encendido.

El aparato del NIST es una réplica del que se usó en Sèvres, en Francia, en 2007: ocho cilindros de metal, cuatro grandes girando en un carrusel alrededor de cuatro pequeños que cuelgan de una cinta de cobre y berilio. Misma idea que la de Cavendish, con dos siglos de refinamiento encima.

Y aquí está lo raro. Cavendish, en 1798, con una fibra y unas bolas de plomo, se equivocó por menos del 1 %. En los 228 años siguientes, con vacío, láseres y electrónica, la precisión ha mejorado varios cientos de veces. Suena a mucho hasta que lo divides entre 228.

¿Y por qué no basta con construir un instrumento mejor?

Porque el problema no está en el instrumento. Está en la fuerza.

La gravedad es, con enorme diferencia, la más débil de las cuatro fuerzas de la naturaleza. Entre dos protones, la atracción gravitatoria es unas 10³⁶ veces más pequeña que la repulsión eléctrica. Ese número tiene treinta y seis ceros. Es la razón de que un imán de nevera del tamaño de una moneda le gane el pulso a un planeta entero.

Medir algo así de pequeño obliga a eliminar todo lo demás. Y ahí aparece la trampa.

Todas las demás fuerzas se pueden aislar. La gravedad no

Este es el corazón del asunto.

Si te estorba un campo eléctrico, lo encierras en una caja metálica y desaparece: eso es una jaula de Faraday, y es exactamente la razón de que se te caiga la llamada dentro de un ascensor. Si te estorba el magnetismo, hay materiales que lo desvían. Y las otras dos fuerzas, la fuerte y la débil, ni siquiera hacen falta apantallarlas: no salen del núcleo del átomo.

La gravedad es la excepción: llega a todas partes y no hay material que la detenga. No existe una caja que la deje fuera.

Piensa en lo que eso significa dentro del laboratorio. Las paredes del edificio atraen al aparato. El aire atrae al aparato, y cuando cambia la presión cambia cuánto aire hay: el equipo del NIST descubrió que ese efecto, que nadie había contabilizado bien antes, se colaba en la medida. La persona que se acerca a mirar atrae al aparato. No hay manera de apagar el resto del universo mientras mides.

Por eso llevamos 228 años sin poder clavar ese número, y por eso cada laboratorio obtiene uno ligeramente distinto. No es descuido. Es que la gravedad se niega a quedarse sola.

¿Entonces es física nueva, o alguien se equivocó?

Aquí hay que tener cuidado, porque es justo donde los titulares se desbocan.

Las mediciones modernas de G discrepan entre sí en torno a una parte en diez mil, mucho más de lo que admiten sus propias barras de error. Cuando eso pasa, hay dos explicaciones posibles. Una es emocionante: hay algo en la gravedad que no entendemos. La otra es aburrida: en alguno de los experimentos, o en varios, se está colando un efecto que nadie ha identificado.

En mi opinión, y creo que es la opinión mayoritaria entre quienes hacen este trabajo, la segunda es mucho más probable. No porque la primera sea imposible, sino porque medir esto es tan difícil que un error escondido es la hipótesis barata. El propio hallazgo sobre la presión del aire va en esa dirección.

Lo honesto es decir que no lo sabemos. Como resume el físico Michael Ross, la G grande es un valor atípico entre las constantes fundamentales. Y añade algo que explica por qué tanto esfuerzo: estos números controlan el universo entero.

¿Cómo se protege un científico de sí mismo?

Esta parte me parece la más bonita del caso, y casi nadie la cuenta.

Cuando llevas diez años midiendo algo y sabes qué número «debería» salir, tu cerebro te traiciona. No mintiendo: eligiendo. Revisas con más ganas las mediciones que se alejan del valor esperado y dejas pasar las que se acercan, como cuando relees el recibo porque la cuenta salió cara y lo guardas sin mirar si salió barata. Cada decisión parece razonable por separado, y el conjunto te empuja al resultado que ya creías.

La defensa se llama análisis a ciegas. En este caso, un colega del equipo restó un número secreto a los pesos de las masas y guardó la corrección en un sobre. El grupo que analizaba trabajó durante años con datos deliberadamente desviados, sin poder saber si iban «bien». Solo al terminar todo el análisis, y ya sin derecho a cambiar nada, se abrió el sobre.

El sobre iba a abrirse en 2022. Se abrió el 11 de julio de 2024, porque siguieron apareciendo cosas que revisar.

Trabajé años en física experimental y puedo decirte que este procedimiento es tan incómodo como suena. También es lo que separa una medición de una corazonada bien vestida.

Lo que esto no rompe, y cómo leer el próximo titular

Si mañana lees que «la gravedad no tiene sentido», ya tienes con qué desarmarlo.

• Tu GPS está a salvo. Para poner un satélite en órbita no hace falta G a solas, sino el producto de G por la masa de la Tierra. Ese producto se mide directamente observando satélites y se conoce con una parte en 500 millones, unas diez mil veces mejor que G. La ingeniería espacial nunca dependió de este número.
• Un 0,0235 % no cambia nada de tu vida. Cambia el trabajo de las personas que intentan entender de qué está hecha la realidad, que no es poco, pero no cambia el peso de tu maleta.
• Desconfía del «los científicos no entienden la gravedad». Entendemos la gravedad con una precisión brutal. Lo que no clavamos es un factor de conversión concreto, que es otra cosa muy distinta.
• Fíjate siempre en la barra de error. Un número sin su incertidumbre no es una medición, es una opinión con decimales.
• Ninguna constante se «sabe» del todo, y eso no es un fallo. Toda medición es una aproximación con un margen, y ese margen nunca llega a cero: siempre quedan errores estadísticos y sistemáticos. Decir que no sabemos cuánto vale G es tan falso como decir que lo sabemos exactamente. Lo sabemos con 22 partes por millón, y esa frase, con su número, es la respuesta completa.

Si te interesa cómo se construye el conocimiento cuando los datos pelean entre sí, lo conté en cómo saber si una noticia de ciencia es falsa. Y sobre el hombre que escribió la ley que aquí intentamos calibrar, en Isaac Newton. Si lo que te atrae es la gravedad llevada al límite, qué es una estrella de agujero negro va por ahí.

Diez años de varias vidas para mover un dígito

Quiero terminar donde importa, que es en la gente.

El experimento lo dirigió Stephan Schlamminger, que le dedicó una década. Patrick Abbott fue quien lo cegó y guardó el sobre. El artículo lleva ocho nombres más en la lista de autores. Diez años de una persona ya es mucho pedir, y quiero detenerme en lo que casi nunca se cuenta.

Trabajé en física experimental, y en los grupos en los que estuve el trabajo se repartía siempre igual. Alguien pasa dos años entendiendo por qué una pieza metálica se comporta distinto cuando cambia la temperatura de la sala. Alguien repite una calibración cuatrocientas veces porque la número trescientos noventa y nueve no cuadraba. Alguien persigue durante meses un efecto diminuto que al final resulta ser el aire. Ese trabajo casi siempre lo hacen estudiantes de doctorado e investigadores posdoctorales, y casi nunca aparece con nombre propio fuera de la lista de autores.

Una década es varias generaciones de esas personas. Con un análisis a ciegas, muchas defienden su tesis sin poder saber qué número salió, porque el sobre todavía no se ha abierto. Y en mi experiencia son contratos de dos o tres años, con sueldos que no compiten con lo que esa misma gente ganaría en cualquier otra parte. Siguen ahí porque quieren que el número esté bien. Schlamminger lo resumió en una frase que vale la pena guardar: cada medición importa, porque la verdad importa.

Eso, para mí, son historias de gigantes. Gente que entrega una década para mover un dígito y firmar debajo.

¿Conoces a alguien que esté en mitad de un doctorado o de un posdoc? Mándale este artículo hoy. Y si eres tú, cuéntame en qué llevas atascado, que aquí lo entendemos.