Les atomes dans une superposition quantique spatialement séparés sont suspendus contre la gravité terrestre, utilisant l'onde stationnaire formée par une cavité optique. Crédit :Sarah Davis
Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley, a trouvé une nouvelle façon de mesurer la gravité - en notant les différences d'atomes dans un état de superposition, suspendu dans l'air par des lasers. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit sa nouvelle technique et explique pourquoi il pense qu'elle sera plus utile que les méthodes traditionnelles.
Actuellement, la façon standard de mener des expériences de gravité est de faire tomber des objets dans des tubes blindés et de les mesurer au fur et à mesure qu'ils filent à l'aide d'instruments. En plus de donner aux chercheurs un très bref aperçu des interactions gravitationnelles, de telles méthodes sont souvent la proie de champs magnétiques parasites par inadvertance. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen de mesurer la gravité qui n'implique pas du tout la chute d'objets.
La nouvelle approche impliquait de libérer un nuage d'atomes de césium dans l'air dans une petite chambre, puis d'utiliser des lumières clignotantes pour diviser plusieurs d'entre eux dans un état de superposition. Une fois divisé, des lasers ont été utilisés pour maintenir tous les atomes dans des positions fixes avec un de chaque paire surélevé légèrement plus haut que son compagnon. L'équipe a ensuite mesuré la dualité des particules d'onde de chaque atome, qui est impacté par la gravité. En mesurant la différence de dualité entre les atomes appariés (à cause de la différence de leurs distances à la Terre), les chercheurs ont pu proposer une mesure de la gravité.
Notamment, la technique permettrait aux mesures d'avoir lieu sur des périodes de temps plus longues puisque les atomes mesurés ne bougeraient pas. Aussi, il pourrait être utilisé pour mesurer l'attraction gravitationnelle entre deux objets, comme l'attraction gravitationnelle d'un atome par une bille. Et parce que l'appareil utilisé pour mesurer une telle attraction est petit, il serait beaucoup plus facile de se protéger contre les interférences provenant de champs magnétiques aléatoires. Cela pourrait également permettre la construction d'appareils portables de mesure de la gravité qui pourraient être utilisés pour mesurer l'attraction gravitationnelle de la Terre à différents endroits, un moyen possible d'aider à identifier les gisements minéraux. Aller plus loin, la nouvelle façon de mesurer la gravité pourrait s'avérer utile pour les scientifiques essayant de comprendre la nature de la matière noire et de tester d'autres idées de physique, comme le principe d'équivalence.
La lumière laser (violette) brille dans notre chambre à ultra-vide pour refroidir les atomes au laser à moins d'un demi-millionième de degré au-dessus du zéro absolu. Une paire de miroirs montés à l'intérieur de la chambre à vide améliore les éclairs de lumière qui donnent un coup de pied, suspendre, et interférer les atomes. Crédit :Victoria Xu
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