En su teor\u00eda de la relatividad general, Einstein predijo algo llamado dilataci\u00f3n del tiempo: la idea de que dos relojes sometidos a dos fuerzas gravitatorias diferentes siempre marcar\u00e1n velocidades diferentes. El efecto se ha observado en muchos experimentos desde entonces, pero ahora los cient\u00edficos lo han registrado en la escala m\u00e1s peque\u00f1a vista hasta ahora.<\/p>\n\n\n\n
El resultado se logr\u00f3 utilizando relojes at\u00f3micos ultraprecisos separados por solo un mil\u00edmetro, aproximadamente del ancho de la punta afilada de un l\u00e1piz. La recopilaci\u00f3n de 90 horas de datos le dio al equipo una lectura 50 veces m\u00e1s precisa que cualquier medici\u00f3n similar anterior.<\/p>\n\n\n\n
Y, por supuesto, cuanto m\u00e1s peque\u00f1a y precisa es la escala, m\u00e1s confiamos en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para explicar lo que est\u00e1 pasando. Los investigadores esperan que sus nuevas lecturas abran una v\u00eda para aprender m\u00e1s sobre c\u00f3mo la curvatura del espacio-tiempo, lo que experimentamos como gravedad, afecta las caracter\u00edsticas de las part\u00edculas seg\u00fan la f\u00edsica cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n\n\n
“El resultado m\u00e1s importante y emocionante es que potencialmente podemos conectar la f\u00edsica cu\u00e1ntica con la gravedad, por ejemplo, probando la f\u00edsica compleja cuando las part\u00edculas se distribuyen en diferentes lugares en el espacio-tiempo curvo”, dice el f\u00edsico Jun Ye de la Universidad de Colorado Boulder.<\/p>\n\n\n\n
En este experimento, los investigadores utilizaron lo que se conoce como red \u00f3ptica, una red de luz l\u00e1ser utilizada para atrapar \u00e1tomos en su lugar para que puedan ser observados. Es una t\u00e9cnica utilizada para la \u00faltima generaci\u00f3n de relojes at\u00f3micos, que ofrece m\u00e1s precisi\u00f3n en el cronometraje a trav\u00e9s de las ondas de luz l\u00e1ser, y estas redes tambi\u00e9n se pueden usar para simulaciones cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n\n
Aqu\u00ed, las dos lecturas del reloj at\u00f3mico se tomaron de la misma nube de \u00e1tomos, en un estado de energ\u00eda altamente controlado. De hecho, los \u00e1tomos oscilaron entre dos niveles de energ\u00eda en perfecta sincronizaci\u00f3n durante 37 segundos, un r\u00e9cord en t\u00e9rminos de coherencia cu\u00e1ntica (es decir, mantener estables los estados cu\u00e1nticos), y esa estabilidad es esencial para estas mediciones.<\/p>\n\n\n\n
Eso permiti\u00f3 a los cient\u00edficos tomar sus lecturas en dos puntos separados, midiendo el desplazamiento hacia el rojo a trav\u00e9s de la nube de unos 100.000 \u00e1tomos de estroncio ultrafr\u00edos. El corrimiento al rojo muestra el cambio en la frecuencia de la radiaci\u00f3n de los \u00e1tomos a lo largo del espectro electromagn\u00e9tico, o en otras palabras, qu\u00e9 tan r\u00e1pido est\u00e1 el reloj at\u00f3mico.<\/p>\n\n\n\n
Si bien la diferencia en el corrimiento al rojo a lo largo de esta peque\u00f1a distancia fue de solo 0.00000000000000000001 m\u00e1s o menos, eso est\u00e1 en l\u00ednea con las predicciones hechas por la relatividad general. Esas diferencias pueden marcar la diferencia cuando se sale a la escala de todo el Universo, o incluso cuando se trata de sistemas que deben ser ultra precisos, como la navegaci\u00f3n GPS.<\/p>\n\n\n\n
“Este es un juego de pelota completamente nuevo, un nuevo r\u00e9gimen en el que se puede explorar la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica en el espacio-tiempo curvo”, dice Ye.<\/p>\n\n\n\n
“Si pudi\u00e9ramos medir el corrimiento al rojo 10 veces incluso mejor que esto, ser\u00edamos capaces de ver las ondas de materia completas de los \u00e1tomos a trav\u00e9s de la curvatura del espacio-tiempo. Ser capaces de medir la diferencia de tiempo en una escala de minutos podr\u00eda permitirnos descubra, por ejemplo, que la gravedad interrumpe la coherencia cu\u00e1ntica, lo que podr\u00eda explicar por qu\u00e9 nuestro mundo a macroescala es cl\u00e1sico”.<\/p>\n\n\n\n
Parte de lo que hace que esta investigaci\u00f3n sobre la dilataci\u00f3n del tiempo sea tan emocionante es que se\u00f1ala el camino hacia relojes at\u00f3micos que ser\u00e1n a\u00fan m\u00e1s precisos en el futuro, brindando a los cient\u00edficos un modelo que puede ser refinado para tomar medidas en escalas cada vez m\u00e1s peque\u00f1as. Los relojes at\u00f3micos han recorrido un largo camino en las \u00faltimas d\u00e9cadas, y hay mucho m\u00e1s por venir.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n ha sido publicada en Nature<\/a>.<\/p>\n\n\n\n