En otra verificación de la validez de la teoría de la relatividad general de Einstein, publicado en Fotónica de la naturaleza , científicos del RIKEN Center for Advanced Photonics y Cluster for Pioneering Research, con colegas, han utilizado dos relojes de celosía óptica finamente ajustados, uno en la base y otro en el piso del observatorio de 450 metros del Tokyo Skytree, para realizar nuevas mediciones ultraprecisas del efecto de dilatación del tiempo predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein.

Einstein teorizó que la deformación del espacio-tiempo por la gravedad fue causada por objetos masivos. En linea con esto, el tiempo corre más lentamente en un campo gravitacional profundo que en uno menos profundo. Esto significa que el tiempo transcurre un poco más lento en la base de la torre Skytree que en la parte superior.

La dificultad para medir realmente el cambio en la rapidez con que los relojes funcionan en diferentes campos de gravedad es que la diferencia es muy pequeña. Realizar una prueba rigurosa de la teoría de la relatividad requiere un reloj muy preciso o una gran diferencia de altura. Una de las mejores medidas hasta ahora ha involucrado relojes grandes y complejos como los desarrollados por el grupo RIKEN, que puede medir una diferencia de alrededor de un centímetro de altura. Fuera del laboratorio las mejores pruebas han sido realizadas por satélites, con altitudes que son miles de kilómetros diferentes. Tales experimentos espaciales han limitado cualquier violación de la relatividad general a aproximadamente 30 partes por millón, una medida tremendamente precisa que esencialmente muestra que Einstein está en lo correcto.

Los científicos de RIKEN y sus colaboradores asumieron la tarea de desarrollar relojes de celosía óptica transportables que pudieran realizar pruebas de relatividad comparativamente precisas. pero en el suelo. El propósito final, sin embargo, no es para probar o refutar a Einstein. Según Hidetoshi Katori de RIKEN y la Universidad de Tokio, quien lideró el grupo, "Otra aplicación importante de los relojes ultraprecisos es detectar y utilizar la curvatura del espacio-tiempo por gravedad. Al usarlo, Los relojes pueden distinguir pequeñas diferencias de altitud, permitiéndonos medir la hinchazón del suelo en lugares como volcanes activos o deformación de la corteza, o para definir la referencia de altura. Queríamos demostrar que podíamos realizar estas mediciones precisas en cualquier lugar fuera del laboratorio, con dispositivos transportables. Este es el primer paso para convertir relojes ultraprecisos en dispositivos del mundo real ".

La clave de la hazaña de la ingeniería fue miniaturizar los relojes del tamaño de un laboratorio en dispositivos transportables y hacerlos insensibles a los ruidos ambientales como los cambios de temperatura, vibraciones y campos electromagnéticos. Cada uno de los relojes estaba encerrado en una caja de escudo magnético, alrededor de 60 centímetros de cada lado. Los diversos dispositivos láser y controladores electrónicos necesarios para atrapar e interrogar a los átomos confinados en una celosía se alojaron en dos cajas montables en bastidor. Los dos relojes estaban conectados por una fibra óptica para medir la nota de tiempo. En paralelo, Los científicos llevaron a cabo mediciones de gravedad y rango láser para evaluar de forma independiente la diferencia de campo gravitacional para los dos relojes.

La cifra que alcanzaron por violaciones de la relatividad general fue otra validación de la teoría de Einstein, como otros antes. ¿Cuál es la clave del experimento? según Katori, es que demostraron esto con una precisión comparable a las mejores mediciones espaciales, pero utilizando dispositivos transportables que operan en el suelo. En el futuro, el grupo planea comparar relojes separados por cientos de kilómetros para monitorear el levantamiento y la depresión del suelo a largo plazo, una de las posibles aplicaciones de los relojes ultraprecisos.