El efecto
de la dilatación del tiempo debido a la gravedad se ha medido en la escala más
pequeña hasta el momento. Predicho por la teoría de la relatividad general de
Einstein, esto se ha medido utilizando estrellas, agujeros negros supermasivos
y relojes atómicos en una escala de 30 centímetros (12 pulgadas).
El nuevo
trabajo, publicado en la revista Nature, empujó el récord a solo un milímetro.
La dilatación del tiempo se midió gracias a un fenómeno llamado corrimiento al
rojo gravitacional. Este es el efecto de la relatividad en cuestión.
Si un
fotón, una partícula de luz, escapa de un pozo gravitacional (en este caso,
nuestro planeta), la longitud de onda del fotón se estira por la gravedad de un
objeto masivo y se mueve hacia la escala final del espectro electromagnético.
Como
informamos cuando la investigación se colocó en ArXiv hace unos meses, esta
medida no solo demuestra cuán revolucionarios son los nuevos relojes atómicos
ópticos, sino que se está acercando al punto en el que podemos medir los
efectos gravitatorios en el mundo cuántico. Un reloj 50 veces más preciso lo
haría.
"El
resultado más importante y emocionante es que potencialmente podemos conectar
la física cuántica con la gravedad, por ejemplo, probando la física compleja
cuando las partículas se distribuyen en diferentes lugares en el espacio-tiempo
curvo", dijo el autor principal, el profesor Jun Ye, del Instituto
Conjunto para Laboratorio de Astrofísica y el Instituto Nacional de Estándares
y Tecnología, dijo en un comunicado.
“Para el
cronometraje, también muestra que no hay ningún obstáculo para hacer que los
relojes sean 50 veces más precisos que los actuales, lo cual es una noticia
fantástica”.
El reloj
utilizado en el experimento ha batido un récord de coherencia cuántica: la
forma en que las estadísticas de energía marcan los niveles de energía.
Estuvieron al unísono durante la friolera de 37 segundos. El equipo midió el
corrimiento al rojo estudiando dos regiones diferentes de una nube de átomos,
formada por 100.000 átomos de estroncio a temperaturas cercanas al cero
absoluto.
Al
estudiar cómo se comportaban estas regiones de nubes de átomos, pudieron
detectar una diferencia en el cronometraje. El corrimiento al rojo
gravitacional medido a través de la nube de átomos fue pequeño, en el ámbito de
0.00000000000000000001 (una parte en 10 billones de billones), pero
perfectamente consistente con las predicciones de la teoría.
"Este
es un juego de pelota completamente nuevo, un nuevo régimen en el que se puede
explorar la mecánica cuántica en el espacio-tiempo curvo", dijo Ye.
"Si pudiéramos medir el corrimiento al rojo 10 veces mejor que esto,
seríamos capaces de ver las ondas de materia completas de los átomos a través
de la curvatura del espacio-tiempo".
"Ser
capaces de medir la diferencia de tiempo en una escala tan pequeña podría
permitirnos descubrir, por ejemplo, que la gravedad interrumpe la coherencia
cuántica, lo que podría explicar por qué nuestro mundo a macroescala es
clásico.
Las
aplicaciones de estos relojes extremadamente precisos no son solo para empujar
el límite de la física de partículas conocida. Podrían utilizarse como
instrumentos para estudiar la materia oscura, la misteriosa sustancia invisible
que supera en cinco a uno a la materia normal. También podrían ayudar a
cartografiar el interior de la Tierra midiendo la gravedad con una precisión
increíble.
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