Capturar átomos en lugar de soltarlos amplía el espectro de mediciones

Los átomos atrapados, suspendidos en una red de luz láser durante 20 segundos, permiten realizar mediciones de gravedad de elevada sensibilidad, según un nuevo estudio que describe un nuevo enfoque para interferómetros atómicos.

El nuevo diseño mejora en gran medida la sensibilidad y la precisión de las mediciones gravitacionales en relación con las iteraciones anteriores, y podría usarse en pruebas de relatividad general u otras investigaciones sobre física fundamental. La interferometría atómica es una potente técnica que explota las propiedades cuánticas de átomos extremadamente fríos para medir con precisión diferentes aspectos físicos, como la inercia o la gravedad, o para descubrir nuevos fenómenos físicos o atómicos.

Al igual que el famoso experimento de Galileo en la torre inclinada de Pisa, los gravímetros basados en la interferometría atómica pueden detectar ligeras variaciones en los campos gravitacionales mediante la observación del comportamiento de los átomos que se dejan "caer". Sin embargo, la sensibilidad y la precisión de las mediciones gravitacionales dependen en gran medida del tiempo durante el cual un átomo en caída libre puede ser interrogado y de la distancia que recorre en su caída, dimensiones que hasta ahora habían estado limitadas a apenas 2,3 segundos en un rango de 10 metros.

En lugar de dejar caer los átomos como si fueran bolas desde una torre, Victoria Xu y sus colegas describen un interferómetro de átomo atrapado capaz de ampliar el tiempo de interrogatorio hasta los 20 segundos. Xu et al. utilizan una red óptica para controlar y suspender átomos ultrafríos en un punto, logrando un importante aumento de la capacidad de medir su comportamiento en un campo gravitacional y, por extensión, de la precisión de las mediciones gravitacionales.

Además, los resultados muestran una supresión de más de 10 000 veces del ruido vibratorio que es común incluso en los gravímetros atómicos más modernos, con una drástica mejora de la relación señal-ruido de las mediciones. Los autores muestran que el nuevo diseño permite configuraciones atómicas de gran sensibilidad y precisión pero compactas. (Fuente: AAAS)