Investigadores proponen usar pequeñas 'ruedas de la fortuna' hechas de luz láser para confinar y rotar átomos o moléculas extremadamente fríos, probando potencialmente la teoría de la relatividad de Einstein a escalas cuánticas. Este método busca observar efectos de dilatación temporal en partículas ultrfrías, donde las propiedades cuánticas pueden manipularse con precisión. El enfoque se basa en trabajos anteriores y podría revelar efectos inesperados en un entorno inexplorado.
Las teorías de la relatividad especial y general de Albert Einstein, formuladas a principios de la década de 1900, mostraron que el tiempo puede dilatarse para relojes en movimiento o acelerados, haciendo que tictaquen más lento que los estacionarios. Aunque estos efectos se han observado en objetos grandes, Vassilis Lembessis de la Universidad King Saud en Arabia Saudita y sus colegas han ideado una forma de probarlos a escalas atómicas usando átomos y moléculas ultrfríos.
La propuesta implica crear 'ruedas de la fortuna ópticas' con haces de láser para confinar y rotar partículas en una forma cilíndrica. Esto se basa en un método de 2007 desarrollado por Lembessis y colegas para sintonizar láseres y controlar el movimiento atómico. En el ámbito ultrfrío —a solo unos pocos millones de grados por encima del cero absoluto— las propiedades cuánticas y el movimiento de partículas pueden manipularse con precisión mediante láseres y campos electromagnéticos.
Los cálculos indican que las moléculas de nitrógeno son candidatas adecuadas. Al tratar el movimiento de electrones dentro de ellas como tictacs de un reloj interno, los investigadores podrían detectar cambios en la frecuencia de tictac tan pequeños como una parte en 10 cuatrillones, revelando la dilatación temporal rotacional. Ajustar el enfoque del láser permitiría controlar el tamaño de la rueda de la fortuna para probar diversas rotaciones.
Patrik Öhberg de la Universidad Heriot-Watt en el Reino Unido elogió la idea: “Es importante verificar y confirmar nuestra comprensión de los fenómenos físicos en la naturaleza. Es cuando nos llevamos una sorpresa, algo inesperado, que necesitamos revisar nuestra comprensión y obtener una comprensión más profunda del universo. Este trabajo sugiere una forma alternativa de verificar sistemas relativistas con algunas ventajas claras en comparación con configuraciones mecánicas.”
Aidan Arnold de la Universidad de Strathclyde añadió que la configuración evita la necesidad de velocidades impracticablemente altas: “Con la increíble precisión de los relojes atómicos… el cambio de tiempo 'sentido' por los átomos de la rueda de la fortuna debería ser notable. Además, dado que los átomos acelerados no viajan muy lejos, habría mucho tiempo para medir este cambio.”
Los experimentos con ruedas de la fortuna ópticas siguen siendo raros, abriendo posibilidades para sondear la 'hipótesis del reloj' en contextos cuánticos. Los desafíos incluyen prevenir que las partículas se calienten durante la rotación. Los hallazgos aparecen en Physical Review A (DOI: 10.1103/5m6c-hfqt).