Demuestran la relatividad general de Einstein a escala milimétrica

• Han podido medir la dilatación del tiempo con dos diminutos relojes atómicos separados por menos de un milímetro
• Este experimento ofrece una ruta para revelar cómo la relatividad y la gravedad interactúan con la mecánica cuántica

Foto facilitada por el NIST que muestra un reloj atómico de estroncio

Un grupo de físicos ha conseguido medir la dilatación del tiempo con dos diminutos relojes atómicos separados por menos de un milímetro, la escala más pequeña nunca vista. Otra forma de explicarlo, han podido captar cómo el tictac de un reloj atómico varía según la elevación en escala milimétrica, dentro de una nube de átomos de estroncio, unos de los aspectos de la Teoría de la relatividad de Albert Einstein.

El experimento, descrito en la revista 'Nature', sugiere cómo hacer que los relojes atómicos sean 50 veces más precisos que los mejores diseños actuales y ofrecen una ruta para quizás revelar cómo la relatividad y la gravedad interactúan con la mecánica cuántica, un gran dilema en la física.

"El resultado más importante y emocionante es que podemos conectar potencialmente la física cuántica con la gravedad, por ejemplo, probando la física compleja cuando las partículas se distribuyen en diferentes lugares en el espacio-tiempo curvo", ha explicado en un comunicado Jun Ye, miembro del instituto JILA, operado conjuntamente por el NIST (National Institute of Standards and Technology) y la Universidad de Colorado Boulder. "Para el cronometraje, también muestra que no hay obstáculos para hacer que los relojes sean 50 veces más precisos que los actuales, lo cual es una noticia fantástica", remarca.

Los científicos han utilizado relojes atómicos como sensores para medir la relatividad de forma cada vez más precisa, lo que podría ayudar a explicar cómo interactúan sus efectos con la mecánica cuántica, el libro de reglas del mundo subatómico.

¿Qué explica la Teoría general de la relatividad de Einstein?

La teoría de la relatividad general de Albert Einstein de 1915 explica los efectos a gran escala, como el efecto gravitatorio sobre el tiempo, y tiene importantes aplicaciones prácticas, como la corrección de las mediciones de los satélites GPS. Según esta teoría, los relojes atómicos situados a diferentes alturas en un campo gravitatorio funcionan a ritmos distintos, es decir, un reloj funciona más despacio a menor altura, un efecto ya demostrado.

Por ejemplo, los físicos del NIST lo midieron en 2010 comparando dos relojes atómicos independientes, uno colocado 33 centímetros por encima del otro.

¿Para qué sirven los relojes atómicos?

La mejora de los relojes atómicos tiene muchas aplicaciones posibles más allá de la medición del tiempo y la navegación: pueden servir de microscopios para ver los minúsculos vínculos entre la mecánica cuántica y la gravedad, así como de telescopios para observar los rincones más profundos del universo, ha sugerido Jun Ye. Los relojes atómicos también están preparados para mejorar los modelos y la comprensión de la forma de la Tierra mediante la aplicación de una ciencia de medición llamada geodesia relativista.

Están usando relojes para buscar la misteriosa materia oscura, que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo. El nuevo reloj cuántico creado por físicos de la Universidad de Wisconsin-Madison (EE.UU.), conocido como reloj atómico de red óptica, puede medir las diferencias de tiempo con una precisión equivalente a perder solo un segundo cada 300.000 millones de años y es el primer ejemplo de reloj óptico "multiplexado", en el que pueden existir seis relojes distintos en el mismo entorno.

Su diseño permite probar nuevos modos de buscar ondas gravitacionales, intentar detectar la materia oscura y descubrir nueva física con relojes. "Los relojes de celosía óptica ya son los mejores relojes del mundo, y aquí conseguimos un nivel de rendimiento que nadie ha visto antes", ha destacado Shimon Kolkowitz, de la Universidad de Wisconsin-Madison y autor principal del estudio.

"Estamos trabajando tanto en la mejora de su rendimiento como en el desarrollo de aplicaciones emergentes que se beneficien de este rendimiento mejorado", ha concluido.