(Phys.org) —Los físicos han realizado una prueba diseñada para investigar los efectos de la expansión del universo, con la esperanza de responder preguntas como "¿afecta la expansión del universo a los experimentos de laboratorio?", "¿Podría esta expansión cambiar la longitud de los objetos sólidos y el tiempo medido por los relojes atómicos de manera diferente, en violación del principio de equivalencia de Einstein? ", y "¿el espacio-tiempo tiene una estructura similar a una espuma que cambia ligeramente la velocidad de los fotones con el tiempo?", una idea que podría arrojar luz sobre la conexión entre la relatividad general y la gravedad cuántica.

En su estudio publicado en Cartas de revisión física , E. Wiens, A.Yu. Nevsky, y S. Schiller de la Heinrich Heine Universität Düsseldorf en Alemania han utilizado un resonador criogénico para realizar algunas de las mediciones más precisas hasta ahora sobre la estabilidad de longitud de un objeto sólido. En general, los resultados proporcionan una mayor confirmación del principio de equivalencia de Einstein, que es la base sobre la que se basa la teoría de la relatividad general. Y de acuerdo con experimentos previos, los investigadores no encontraron evidencia de espuma espaciotemporal.

"No es fácil imaginar formas de probar las consecuencias de la expansión del universo que ocurren en el laboratorio (en contraposición a estudiar galaxias distantes), "Schiller dijo Phys.org . "Nuestro enfoque es una forma de realizar tal prueba. El hecho de que no hayamos observado ningún efecto es consistente con la predicción de la relatividad general".

En el transcurso de cinco meses, los investigadores hicieron mediciones diarias de la longitud del resonador midiendo la frecuencia de una onda electromagnética atrapada dentro de él. Para suprimir todo movimiento térmico, los investigadores hicieron funcionar el resonador a temperatura criogénica (1,5 grados por encima del cero absoluto). Además, perturbaciones externas, como la inclinación, irradiación por luz láser, y algunos otros efectos que podrían desestabilizar el dispositivo se mantuvieron lo más pequeños posible.

Para medir la frecuencia del resonador, los investigadores utilizaron un reloj atómico. Cualquier cambio en la frecuencia indicaría que el cambio en la longitud del resonador difiere del cambio en el tiempo medido por el reloj atómico.

El experimento no detectó prácticamente ningún cambio en la frecuencia, o "deriva cero"; más precisamente, la deriva fraccional media se midió en aproximadamente 10 ^-20 /segundo, correspondiente a una disminución en la longitud que los investigadores describen como equivalente a depositar no más de una capa de moléculas en los espejos del resonador durante un período de 3000 años. Esta deriva es el valor más pequeño medido hasta ahora para cualquier resonador.

Una de las implicaciones más importantes del resultado nulo es que proporciona más apoyo al principio de equivalencia. Formulado por Einstein a principios del siglo XX, el principio de equivalencia es la idea de que la gravedad y la aceleración, como la aceleración que sentiría una persona en un ascensor que acelera hacia arriba en el espacio, son equivalentes.

Este principio conduce a varios conceptos relacionados, uno de los cuales es la invariancia de posición local, que establece que las leyes de la física no gravitacionales (por ejemplo, electromagnetismo) son iguales en todas partes. En el experimento actual, cualquier cantidad de deriva de resonancia habría violado la invariancia de posición local. En líneas similares, cualquier cantidad de deriva de resonancia también habría violado la relatividad general, ya que la relatividad general prohíbe los cambios en la longitud de los objetos sólidos causados ​​por la expansión del universo.

Finalmente, el experimento también intentó detectar la existencia hipotética de espuma espaciotemporal. Uno de los efectos de la espuma del espacio-tiempo sería que las mediciones repetidas de una longitud producirían resultados fluctuantes. Por tanto, los constantes resultados de las mediciones informados aquí indican que tales fluctuaciones, si existen en absoluto, debe ser muy pequeño.

En el futuro, los investigadores esperan que la técnica de medición extremadamente precisa que utiliza el resonador criogénico pueda utilizarse para otras aplicaciones.

"Uno de los mejores resultados de este trabajo es que hemos desarrollado un enfoque para fabricar y operar un resonador óptico que tiene muy poca deriva, ", Dijo Schiller." Esto podría tener aplicaciones en el campo de los relojes atómicos y las mediciones de precisión, por ejemplo, para el seguimiento por radar de naves espaciales en el espacio profundo ".

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