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TECNOLOGÍA. Reloj atómico ultrapreciso mide los efectos de la relatividad general a escala milimétrica

 

Shutterstock.com

Cuando hablamos de relatividad general, normalmente hablamos de cosas a gran escala y de objetos masivos. Pero esto está a punto de cambiar. Los investigadores han informado que los últimos tipos de relojes atómicos son lo suficientemente sensibles como para medir los efectos relativistas en una escala milimétrica.

Un documento que describe el trabajo aún no ha sido revisado por pares y está disponible en  ArXiv . El equipo discute cómo pudieron medir el corrimiento al rojo gravitacional dentro de una muestra de estroncio ultrafrío a escala milimétrica. Eso es un logro increíble.

El corrimiento al rojo gravitacional es el fenómeno por el cual un fotón que escapa de un pozo gravitacional (en este caso nuestro planeta) es estirado por la gravedad del objeto masivo. 

Los relojes atómicos regulares han podido medir tal efecto en escalas desde 30 centímetros (12 pulgadas) hasta miles de kilómetros, y ahora los relojes atómicos ópticos lo están llevando a la escala más pequeña hasta ahora.

Los átomos "vibran" a frecuencias muy específicas y pueden medirse utilizando fotonesY estos fotones se ven afectados por el corrimiento al rojo gravitacional. El efecto es realmente minúsculo pero ahora medible. El equipo ensambló una red de 100.000 átomos de estroncio a una temperatura cercana al cero absoluto. Midieron sus frecuencias y pudieron determinar que efectivamente había un corrimiento al rojo gravitacional.

Este emocionante resultado preliminar se debe a la increíble sensibilidad de estos relojes atómicos ópticos. A principios de este año, el equipo dirigido por el profesor Jun Ye, anunció que habían alcanzado la  precisión más alta hasta ahora para un reloj. Sus tres relojes eran tan precisos que las incertidumbres en las medidas tomadas nunca superaron las 8 partes en 10 18  (o 0,000000000000000008).

Pero este increíble resultado es solo el comienzo. El equipo planea llevar la precisión hasta donde sea posible y espera alcanzar pronto mediciones 100 veces o incluso 1.000 veces mejores de lo que se ha demostrado este año.

"Habrá descubrimientos muy interesantes que nos esperan si llegamos a los tiempos que son sensibles a la curvatura del espacio-tiempo muy pequeña", dijo el profesor Ye a IFLScience cuando se anunció que había ganado el  Premio Breakthrough 2022 en Física Fundamental .

Una vez que se vuelvan lo suficientemente sensibles, estos relojes medirán tanto los efectos relativistas como los efectos de la mecánica cuántica. Las dos teorías fundamentales de la física no funcionan bien juntas cuando las usamos en combinación para explicar cosas como los agujeros negros. Por lo tanto, verlos interactuar realmente en el laboratorio proporcionará una nueva ventana increíble a las fronteras de nuestra comprensión de la física.

Los relojes atómicos ópticos también son tan increíblemente precisos que pueden usarse por sí mismos para estudiar el efecto de la gravedad e incluso estudiar la física más allá de las teorías actuales, incluido el intento de descubrir de qué está hecha la materia oscura 

El trabajo muestra que podría ser posible sincronizar los mejores relojes atómicos en sitios remotos de la Tierra, incluso enviando señales a naves espaciales. Un nuevo tipo de relojes atómicos pronto podría convertirse en el estándar de oro para las mediciones del tiempo.

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