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Átomos en vez de relojes para confirmar la teoría de Einstein con alta precisión

Tres científicos, incluido el secretario de Energía de EE UU, miden una predicción de la Relatividad General con exactitud 10.000 veces superior a la de experimentos anteriores

Tres físicos han logrado medir una de las predicciones fundamentales de la teoría de la relatividad general de Einstein con una precisión 10.000 veces superior a la de experimentos anteriores. Se trata de una versión a escala atómica del clásico experimento con dos relojes perfectamente ajustados a la misma hora, en el que uno de ellos se queda en la Tierra sometido a su gravedad y el otro se lanza en un cohete a gran altura, para comprobar cómo el segundo va más despacio porque la gravedad dilata el tiempo.

En el nuevo experimento se utilizan átomos de cesio en lugar de relojes, basándose en la trampa de átomos ideada por el físico Steven Chu, por la que obtuvo el premio Nobel. Chu es actualmente ministro de Energía del Gobierno de Obama y uno de los tres autores de este último trabajo. "Dos de las más importantes teorías de toda la física son la mecánica cuántica y la relatividad general", afirma Chu en un comunicado de la Universidad de California en Berkeley. "El trabajo que presentamos en Nature se basa en dos aspectos fundamentales de la descripción cuántica de la materia para realizar una de las más precisas pruebas que se han hecho de la teoría de la relatividad general".

Holger Müller (de Berkeley), Achim Peters (Universidad Humboldt, Alemania) y Chu llevan más lejos un experimento realizado hace 10 años por Peters para medir con precisión la aceleración de la gravedad. Ahora lo que se ha medido es el llamado corrimiento al rojo gravitacional, en el que cada átomo es como un minúsculo reloj. Mediante unos pulsos láser y aprovechando la dualidad onda-partícula de la mecánica cuántica, se mide el minúsculo desfase que genera la gravedad en el átomo sometido a la gravedad terrestre o ligeramente liberado de la misma al ser lanzado hacia arriba por un láser.

Un ministro y dos discípulos

Los tres científicos autores del experimento de Relatividad General medido con gran precisión están unidos por una herencia científica que desemboca en su colaboración actual.

Steven Chu, actual ministro de Energía de EEUU, recibió el Premio Nobel de Física, en 1997, (compartido con Claude Cohen-Tannoudji y William D. Phillips) por el desarrollo de métodos para alcanzar temperaturas próximas al cero absoluto con sistemas de láser y crear así trampas de átomos congelados. Son avances de mediados de los años ochenta. En 1991, Chu, entonces en la Universidad de Stanford, utilizó estas técnicas en unos experimentos que realizó con los científicos de su laboratorio para construir el interferómetro de átomos de mayor precisión logrado hasta entonces.

Uno de sus colaboradores de entonces, Achim Peters, el segundo autor del actual trabajo, aplicó los mismos principios en un experimento con átomos de cesio en caída libre en el que midió la aceleración de la gravedad. Fue en 1999.

Holger Müller, el tercer científico del experimento ahora presentado y líder del mismo, era un estudiante graduado de Peters que trabajó después como postgraduado en el grupo de Chu en Stanford, aunque en aquellos años este último dejó el equipo para dirigir el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL).

En 2008, Müller se trasladó a la Universidad de Berkeley como profesor y fue entonces cuando, al escuchar una conferencia sobre medidas de tiempo y frecuencia, se percató de que el enfoque experimental de Peters de 1999 podría utilizarse para medir el llamado corrimiento al rojo gravitacional y verificar con altísima precisión la predicción de la Relatividad General de Einstein sobre gravedad y flujo del tiempo. Müller se lo planteó a Chu, a quien entusiasmó la idea.

Actualmente Chu dirige el Departamento de Energía de EEUU pero se mantiene en contacto con el mundo científico; Müller es profesor de la Universidad de Berkeley e investigador del NBNL; Peters trabaja en el Instituto de Física de la Universidad Humboldt de Berlín.

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