Resolviendo el desplazamiento al rojo gravitacional a través de una muestra atómica a escala milimétrica

Área de la Ciencia:

• Física atómica
• Relatividad general
• La mecánica cuántica

Sus antecedentes:

• La teoría de la relatividad general de Einstein predice el desplazamiento al rojo gravitacional, donde los relojes funcionan a diferentes velocidades en diferentes potenciales gravitacionales.
• Los relojes atómicos son cruciales para probar la relatividad general a través de varias escalas de distancia.
• Los futuros relojes atómicos tienen como objetivo investigar la intersección de la relatividad general y la mecánica cuántica.

Objetivo del estudio:

• Para medir el desplazamiento al rojo gravitacional dentro de una muestra a escala milimétrica de átomos de estroncio ultrafríos.
• Para avanzar en la sensibilidad del reloj atómico para explorar la física fundamental.

Principales métodos:

• Se utilizaron átomos de estroncio ultrafríos en una muestra de escala milimétrica.
• Se logró una incertidumbre de medición de frecuencia fraccionada de 7.6 × 10−21, una mejora de más de 10 veces.
• Se midió un gradiente de frecuencia lineal consistente con el corrimiento al rojo gravitacional.

Principales resultados:

• Demostró un desplazamiento al rojo medible dentro de una muestra a escala milimétrica.
• Se logró una incertidumbre de medición sin precedentes en la frecuencia del reloj atómico.
• Se observó un gradiente de frecuencia lineal atribuible a las diferencias de potencial gravitacional.

Conclusiones:

• Los resultados confirman la predicción de Einstein del desplazamiento al rojo gravitacional a escala milimétrica.
• Este avance abre una nueva era para los relojes atómicos, que requieren correcciones intra-muestra para los efectos gravitacionales.
• Abre el camino para que los relojes atómicos exploren regímenes de gravedad cuántica.