¡Atrapar átomos en un rayo láser! ¿nueva forma de medir la gravedad?

Al observar cómo se comportan los átomos cuando están suspendidos en el aire, en lugar de en caída libre, los físicos han ideado una nueva forma de medir la gravedad de la Tierra. Tradicionalmente, los científicos han medido la influencia de la gravedad en los átomos mediante el seguimiento de la velocidad con la que caen los átomos por rampas altas, dichos experimentos pueden ayudar a probar la teoría de la gravedad de Einstein y medir con precisión las constantes fundamentales; pero los tubos de un metro de largo que se usan en los experimentos de caída libre pueden ser difíciles de manejar y difíciles de proteger de las interferencias ambientales, como los campos magnéticos dispersos. Con una nueva configuración de mesa, los físicos pueden medir la fuerza de la gravedad de la Tierra al monitorear los átomos suspendidos un par de milímetros en el aire por luz láser.

Este rediseño, podría investigar mejor las fuerzas gravitatorias ejercidas por objetos pequeños. La técnica también podría usarse para medir ligeras variaciones gravitacionales en diferentes lugares del mundo, lo que puede ayudar a mapear el fondo marino o encontrar petróleo y minerales bajo tierra.

Físicos de la Universidad de California, comenzaron lanzando una nube de átomos de cesio al aire y usando destellos de luz para dividir cada átomo en un estado de superposición. En este extraño limbo cuántico, cada átomo existe en dos lugares a la vez: una versión del átomo flota unos micrómetros más que la otra; luego, el equipo de investigadores atrapó estos átomos de cesio divididos en el aire con la luz de un láser.

Medir la fuerza de la gravedad con átomos que se mantienen en su lugar, en lugar de ser arrastrados hacia abajo por un campo gravitatorio, requiere aprovechar la dualidad onda-partícula de los átomos. Ese efecto cuántico significa que, así como las ondas de luz pueden actuar como partículas llamadas fotones, los átomos pueden actuar como ondas y por cada átomo de cesio atrapado en superposición, la versión superior de la onda atómica ondula un poco más rápido que su contraparte inferior, debido a las posiciones ligeramente diferentes de los átomos en el campo gravitatorio de la Tierra. Al rastrear qué tan rápido se desincroniza la ondulación de las dos versiones de un átomo, los físicos pueden calcular la fuerza de la gravedad de la Tierra en ese punto.