Démontrer la relativité générale avec une horloge atomique


l'horloge

Crédit photo : Pixabay / domaine public CC0

Une équipe de chercheurs du JILA, l’Institut national des normes et de la technologie de l’Université du Colorado, a trouvé un moyen d’utiliser une horloge atomique pour un principe de . L’équipe a publié un article décrivant son travail sur le serveur de préimpression arXiv.

La théorie de la relativité d’Einstein stipule que les horloges plus proches d’un grand corps (comme la Terre) fonctionnent plus lentement que les horloges plus éloignées, par exemple dans l’espace. Ce phénomène, connu sous le nom de redshift gravitationnel, a été validé par les chercheurs. Dans cette nouvelle expérience, les chercheurs ont à nouveau prouvé la vérité en mesurant les « ticks » d’une toute petite horloge atomique, dont les parties ne sont distantes que d’un millimètre. Ils suggèrent que la relativité générale devrait s’appliquer quelle que soit la taille ou la distance des horloges.

L’horloge atomique utilisée par les chercheurs se composait de 100 000 atomes de strontium surfondus et disposés en un réseau vertical. Les chercheurs ont ensuite mesuré la vitesse des ondes lumineuses « vacillantes » pour les atomes au sommet du réseau (les tics de l’horloge) et l’ont comparée à la vitesse des ondes lumineuses pour les atomes du bas ; la différence était un vers le rouge. Au cours des mesures, les chercheurs ont également apporté des corrections pour supprimer d’autres facteurs susceptibles d’affecter le tic-tac de leur montre. Ils ont trouvé un décalage de fréquence d’environ un centième de quadrillion pour cent sur une distance d’un millimètre – presque exactement ce que la théorie prédit. Ensuite, les chercheurs ont répété l’expérience plusieurs fois pendant environ 90 heures, ont comparé les différences entre les tiques, puis en ont fait la moyenne. Ils ont découvert qu’ils étaient capables d’atteindre une précision de mesure de 0,76 millionième de billionième de pour cent – un nouveau record.

Dans un travail quelque peu connexe, une équipe de l’Université du Wisconsin a créé une horloge de grille optique multiplex et l’a utilisée pour effectuer des comparaisons d’horloges différentielles très précises. Ils ont également publié leurs travaux sur le serveur de préimpression arXiv.


Des chercheurs observent l’effet d’interférence entre les quasiparticules de Floquet à l’aide d’une horloge optique à réseau de strontium


Plus d’information:
Tobias Bothwell et al., Résolution du gravitationnel dans un échantillon atomique millimétrique. arXiv : 2109.12238v1 [physics.atom-ph], arxiv.org/abs/2109.12238

Xin Zheng et al., Comparaisons d’horloges différentielles très précises à l’aide d’une horloge à réseau optique multiplexée. arXiv : 2109.12237v1 [physics.atom-ph], arxiv.org/abs/2109.12237

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Citation: Utilisation d’une horloge atomique pour démontrer la relativité générale (2021, 20 octobre), consulté le 21 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-atomic-clock-relativity.html

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