Medición de la atracción gravitacional con un interferómetro atómico de celosía

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.