Análogo de Michelson-Morley para electrones usando iones atrapados para probar la simetría de Lorentz

Área de la Ciencia:

• Física de las partículas Física de las partículas
• La información cuántica es la información cuántica.
• Física atómica es la física atómica.

Sus antecedentes:

• La simetría de Lorentz es un principio fundamental en el modelo estándar de la física de partículas, afirmando que las leyes físicas son las mismas para todos los observadores.
• Las pruebas experimentales, como los experimentos de Michelson-Morley y Hughes-Drever, verifican esta simetría para la luz y la materia, respectivamente.
• Las verificaciones experimentales refinadas son cruciales para guiar el desarrollo de la física más allá del modelo estándar.

Objetivo del estudio:

• Para buscar violaciones de la simetría de Lorentz en los electrones.
• Para realizar un análogo electrónico del experimento de Michelson-Morley.
• Para mejorar la precisión de las pruebas de la isotropía de las relaciones de dispersión de electrones.

Principales métodos:

• Un paquete de ondas de electrones unido dentro de un ion de calcio se dividió en dos partes con diferentes orientaciones espaciales.
• Las partes del paquete de ondas se recombinaron después de un tiempo de evolución de 95 milisegundos, creando una señal de interferencia.
• Se utilizó un par de iones de calcio en una superposición de estados libres de decoherencia para mitigar el ruido del campo magnético.

Principales resultados:

• Se colocó un límite de la constante de Planck (h) × 11 millihertz en las variaciones de energía, verificando la isotropía de la relación de dispersión del electrón con una parte en 10^18.
• Esto representa una mejora de 100 veces con respecto a los resultados experimentales anteriores.
• También se obtuvo un límite mejorado de las anisotropías en la velocidad de la luz.

Conclusiones:

• El experimento proporciona un avance significativo en la prueba de la simetría de Lorentz para los electrones.
• Las técnicas de información cuántica son prometedoras para futuras búsquedas de la física más allá del modelo estándar.
• Los resultados sondean la violación de la simetría de Lorentz en escalas de energía comparables a la relación entre las energías electro débil y Planck.