Medición de la atracción gravitacional con un interferómetro atómico de celosía | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Física atómica
Física de la gravedad
Mediciones de precisión

Sus antecedentes:

La gravedad es una fuerza fundamental, pero difícil de medir con precisión en los laboratorios.
Los interferómetros atómicos son herramientas valiosas para los experimentos de gravedad, pero las limitaciones de caída libre restringen los tiempos de medición.
Los interferómetros ópticos de celosía ofrecen tiempos de medición más largos, pero se enfrentan a desafíos con efectos sistemáticos debido a las fuertes fuerzas de celosía.

Objetivo del estudio:

Para optimizar la sensibilidad gravitacional de los interferómetros de red atómica.
Desarrollar métodos para suprimir y cuantificar los efectos sistemáticos en la interferometría de celosía.
Para realizar mediciones de precisión de la fuerza gravitatoria a partir de una masa fuente en miniatura.

Principales métodos:

Utilizó un interferómetro de celosía atómica optimizado con técnicas de inversión de señales.
Átomos suspendidos en un modo de rejilla óptica filtrados por una cavidad óptica para tiempos de interrogación prolongados.
Medido con precisión la atracción gravitacional de una fuente de masa en miniatura.

Principales resultados:

Se midió la aceleración debida a una masa de fuente en miniatura como 33,3 ± 5,6 (estadística) ± 2,7 (sistema) nm s-2.
Logró una precisión general de 6.2 nm s-2, superando las mediciones anteriores basadas en átomos por más de un factor de cuatro.
Los resultados son consistentes con la gravedad newtoniana, excluyendo las teorías de quinta fuerza dentro de su espacio de parámetros.

Conclusiones:

El interferómetro de celosía desarrollado permite pruebas de gravedad de alta precisión, superando las limitaciones de los experimentos de caída libre.
Los hallazgos proporcionan restricciones estrictas a las teorías alternativas de la gravedad.
Las futuras mejoras en el enfriamiento atómico y la supresión de ruido mejorarán la sensibilidad para explorar la física fundamental a distancias cortas.