Un laberinto de luz sobre la mesa atrapa la gravedad ⚡ экспресс
Las pruebas experimentales simultáneas de la mecánica cuántica y la relatividad general son extremadamente raras. La medición de los cambios de fase óptica de fotones sin masa en un potencial gravitacional es una forma cuántica única de sondear la gravedad más allá de las descripciones newtonianas; sin embargo, los interferómetros de laboratorio no habían tenido suficiente sensibilidad hasta ahora. Se implementó un interferómetro Mach-Zehnder de fibra óptica de 50 kilómetros sobre una mesa, que funciona a nivel de fotones individuales, con una sensibilidad de fase de 4.42×10⁻⁶ rad RMS en el rango de frecuencia de 0.01–5 Hz. Esta sensibilidad es suficiente para resolver la señal modulada gravitacionalmente (6.18±0.44)×10⁻⁵ rad RMS a 0.1 Hz. El resultado es un hito en la metrología cuántica de la interferometría a gran escala: se demostró la posibilidad de detectar el corrimiento al rojo gravitacional en un laboratorio local, lo que allana el camino para verificar fenómenos cuánticos en el marco de la relatividad general.
La teoría de la gravedad de Einstein — la relatividad general — casi no se encuentra con la física cuántica en experimentos directos. Aquí los científicos construyeron sobre una mesa un laberinto de vidrio de 50 kilómetros y lanzaron fotones individuales. La gravedad curva ligeramente el espacio dentro de este laberinto, y la luz a la salida cambia el ritmo de la onda: aparece un diminuto retraso, como si un corredor se hubiera alargado imperceptiblemente.
Para no confundir la gravedad con el temblor de la tierra, la mesa se suspendió sobre amortiguadores: incluso un tren lejano habría arruinado el experimento. El instrumento comparó las dos mitades de la onda fotónica y captó una diferencia de millonésimas de radián. Así, por primera vez en el laboratorio, se atrapó el corrimiento al rojo gravitacional para cuantos de luz individuales. Este avance permitirá comprobar cómo las partículas cuánticas sienten el espacio curvado. Algún día, estos detectores de mesa quizás también escuchen las ondas gravitacionales a nivel micro.
🎯 La gravedad afecta tan débilmente a la luz que, al subir un metro, la frecuencia cambia solo en 10^-16. En el experimento se captó un desplazamiento de fase de 6 centésimas de milésima de radián, como notar el giro de una rueda del grosor de un cabello.
🎬 En «Interstellar», los héroes enviaban señales a través de la gravedad. Los laberintos de mesa reales para la luz ya muestran cómo las partículas cuánticas se enredan en el espacio curvado.