Los átomos en una superposición cuántica espacialmente separados están suspendidos contra la gravedad de la Tierra, utilizando la onda estacionaria formada por una cavidad óptica. Crédito:Sarah Davis
Un equipo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley, ha encontrado una nueva forma de medir la gravedad:al observar las diferencias en los átomos en un estado de superposición, suspendido en el aire por láseres. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su nueva técnica y explica por qué creen que será más útil que los métodos tradicionales.
En la actualidad, la forma estándar de realizar experimentos de gravedad es dejar caer cosas por tubos blindados y medirlos a medida que pasan zumbando por los instrumentos. Además de dar a los investigadores un vistazo muy breve de las interacciones gravitacionales, tales métodos a menudo son víctimas de campos magnéticos extraviados involuntarios. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han encontrado una forma de medir la gravedad que no implica la caída de objetos en absoluto.
El nuevo enfoque implicó la liberación de una nube de átomos de cesio en el aire en una pequeña cámara y luego el uso de luces intermitentes para dividir varios de ellos en un estado de superposición. Una vez dividido, Se utilizaron láseres para mantener todos los átomos en posiciones fijas con uno de cada par elevado ligeramente más alto que su compañero. Luego, el equipo midió la dualidad onda-partícula de cada átomo, que se ve afectado por la gravedad. Midiendo la diferencia de dualidad entre los átomos emparejados (debido a la diferencia en sus distancias a la Tierra), los investigadores pudieron llegar a una medida de la gravedad.
Notablemente, la técnica permitiría que las mediciones se llevaran a cabo en períodos de tiempo más largos, ya que los átomos que se están midiendo no se estarían moviendo. También, podría usarse para medir la atracción gravitacional entre dos objetos, como la atracción gravitacional de un átomo por una canica. Y debido a que el aparato utilizado para medir tal atracción es pequeño, Sería mucho más fácil protegerse contra la interferencia de campos magnéticos aleatorios. También podría permitir la construcción de dispositivos portátiles de medición de la gravedad que podrían usarse para medir la atracción gravitacional de la Tierra en diferentes lugares, una forma posible de ayudar a identificar los depósitos minerales. Llevando las cosas un paso más allá la nueva forma de medir la gravedad podría resultar útil para los científicos que intentan comprender la naturaleza de la materia oscura y probar otras ideas de la física, como el principio de equivalencia.
La luz láser (púrpura) brilla en nuestra cámara de vacío ultra alto para enfriar los átomos con láser a menos de media millonésima de grado por encima del cero absoluto. Un par de espejos montados dentro de la cámara de vacío mejoran los destellos de luz que patean, suspender, e interferir con los átomos. Crédito:Victoria Xu
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