Durant més d'un segle, els físics han intentat realcionar dues de les teories fonamentals de la ciència: la mecànica quàntica i la relativitat general.
Mentre que la primera descriu el comportament de les partícules subatòmiques, la segona explica l'estructura de l'univers a gran escala. No obstant això, unir ambdues teories en un marc comú continua sent un repte.
En aquest context, els rellotges òpticsa han sorgit com una eina clau. Aquests dispositius, que representen alguns dels instruments de cronometratge més precisos del món, permeten investigar els efectes relativistes en sistemes quàntics. En un rellotge òptic, els àtoms són atrapats en una matriu creada per làsers i manipulats amb precisió per estudiar les seves interaccions quàntiques i la coherència dels seus estats.
Un dels efectes més rellevants de la relativitat general és el desplaçament cap al vermell gravitatori, que implica que el temps transcorre més lentament en presència de camps gravitatoris intensos. Aquest fenomen altera la freqüència d'oscil·lació dels àtoms en el rellotge òptic, proporcionant una via per examinar les implicacions de la relativitat en els sistemes quàntics. Si bé aquest efecte ha estat ben documentat en àtoms individuals, el seu impacte en sistemes de molts cossos on els àtoms interactuen i s'entrellacen segueix sent una àrea poc explorada.
Protocols que permetin analitzar la relació entre el desplaçament cap al vermell gravitatori i l'entrellaçament quàntic en rellotges atòmics òptics són necessàris gràcies a les seves tr interaccions entre àtoms per mantenir-los sincronitzats, transformant-los en un sistema unificat en lloc de funcionar de manera independent.
Un aspecte clau és la capacitat de distingir els efectes gravitatoris d'altres fonts de soroll en la freqüència dels àtoms. Per fer-ho, cal ajustar la diferència de massa entre estats energètics dels àtoms i, en conseqüència, controlar el desplaçament cap al vermell gravitatori.
La dinàmica dels sistemes quàntics en presència de la gravitació ,mitjançat una cavitat òptica per facilitar la interacció entre àtoms a través de l'intercanvi de fotons, ha permés descobrir que les partícules podien sincronitzar-se, fins i tot quan la gravitació intentava desincronitzar-les. Aquesta sincronització no només va evidenciar la interacció entre efectes gravitatoris i mecànica quàntica, sinó que també va resultar en la generació d'entrellaçament quàntic.
Per tant, la velocitat de sincronització podria servir com una mesura indirecta de l'entrellaçament, proporcionant una nova eina per quantificar la interacció entre la relativitat general i la mecànica quàntica. Això podria obrir el camí a futurs experiments que explorin noves formes d'unificar aquests dos pilars de la física moderna. Amb el desenvolupament continu de tècniques experimentals, l'estudi dels efectes gravitatoris en sistemes quàntics podria proporcionar respostes clau a una de les preguntes més fonamentals de la ciència.
Resum per Ramon Gallart des de:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.093201
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada