Físicos de EE.UU. establecen un récord midiendo la distorsión del espacio-tiempo en un milímetro

 

Aquí en la Tierra, el efecto de la curvatura temporal de la gravedad no es tan fuerte. Sin embargo, todavía se puede medir. Además, los físicos establecieron un nuevo récord al describir la influencia de nuestro planeta en la “estructura” del universo: lo hicieron en una escala milimétrica.

Tal como detalla Aureliano Sancho en TopProfes.com, es un hito que merece atención. Acercarnos a la suave curva de los cimientos de la realidad puede ayudarnos a resolver uno de los problemas más urgentes de toda la física.

Los investigadores de JILA, un esfuerzo conjunto del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. Y la Universidad de Colorado, utilizaron un reloj atómico diseñado a medida para medir el tiempo de las ondas de luz separadas por 1 milímetro (aproximadamente 0,04 pulgadas), lo que resultó en una diferencia igual a 0,76 millonésimas de billonésima de porcentaje.

La diferencia fue el resultado de algo llamado desplazamiento al rojo gravitacional, un fenómeno causado por el efecto de la gravedad en la frecuencia de dos ondas idénticas comparadas entre sí.

A pesar de su tamaño incomprensiblemente pequeño, no fue una sorpresa para los investigadores. Einstein Teoría general de la relatividad Después de todo, esperaba este mismo resultado.

Lo que parecen ser dos constantes distintas de espacio y tiempo es en realidad una única hoja de cuatro dimensiones en la que reside el universo. Cada vez que algo con masa se hunde, la forma del espacio-tiempo circundante cambia.

El resultado significa que la longitud de un segundo cerca de un objeto, ya sea la Tierra, un agujero negro o incluso una pequeña pieza, no será tan larga como otro segundo.

Las matemáticas son tan precisas y rigurosamente probadas que podemos predecir esta diferencia para distancias increíblemente pequeñas incluso cuando la torsión gravitacional es tan ligera como la de la Tierra.

Ellos también deben estar equivocados. Al menos en un pequeño nivel.

La mecánica cuántica es otra área de la física que se ha probado exhaustivamente. Una de sus implicaciones menos intuitivas es que cuando limita una medición a un tipo, las otras propiedades se vuelven fundamentalmente menos precisas.

Los dos campos de la física son fiables, pero no funcionan bien juntos. tiempo no central En la mecánica cuántica tal como está relatividad general, por una cosa.

Más importante aún, esa suave hoja de espacio-tiempo que se curva con gracia siempre relatividad general Sería un lío misterioso bajo un microscopio cuántico debido al problema de las propiedades menos precisas que mencionamos anteriormente. Esto crearía una pesadilla para cualquiera que busque una forma de combinar las dos ideas.

Lo que necesitamos es una indicación de que cualquiera de las teorías falla, lo que podría significar encontrar un lugar donde nuestras predicciones fallan a pequeña escala.

Los investigadores pudieron medir la diferencia en la frecuencia relativa de la luz emitida por los átomos separados por una distancia vertical de poco más de 30 centímetros (aproximadamente un pie).

En este nuevo estudio, al utilizar un nuevo tipo de cavidad para mejorar la fuerza del experimento, los investigadores pudieron reducir la densidad atómica en un orden de magnitud y reducir la altura de centímetros a un puñado de milímetros.

En esta cámara empujaron 100.000 átomos de estroncio, obligándolos a detenerse virtualmente eliminando la mayor cantidad de calor posible.

Luego midieron la luz emitida desde arriba y debajo de la pila de átomos y corrigieron cualquier efecto que no fuera de naturaleza gravitacional.

Después de 92 horas de ver estas pequeñas horas, tenían un promedio que era algo similar al resultado esperado si la relatividad general fuera correcta.

El equipo no ha publicado el trabajo. Revisión por pares Hasta ahora, pero los resultados están disponibles en servidor de preimpresión arXiv cualquiera que lo vea.

El grado de diferencia entre las emisiones de desplazamiento al rojo gravitacional fue tan pequeño que establece un récord de cuán precisa es la diferencia que podemos detectar, lo que nos da una medida del fenómeno casi 100 veces más precisa que cualquier cosa lograda en el pasado.

No es exactamente el resultado de la contrateoría que anhelamos, pero es una lección sobre cómo reducir la tecnología a una escala necesaria para encontrar los defectos de dos de las mejores ideas de la física.

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