Midiendo la gravedad usando neutrones ultrafríos

Dibujo20150724 ultracold neutrions falling in gravitational field

La ecuación de Schrödinger-Newton describe la función de onda una partícula en un campo gravitacional. Sus niveles de energía están cuantizados y se pueden estudiar de forma experimental usando neutrones ultrafríos. El experimento qBOUNCE ha verificado la ley de Newton a una distancia de 5,6 µm con niveles de energía de solo 10−14 eV en el campo gravitatorio terrestre con Δg/g = 4 × 10−3. Este resultado restringe los parámetros de teorías alternativas a la gravedad de Einstein, como los campos camaleón.

El artículo es G. Cronenberg et al., “A Gravity of Earth Measurement with a qBOUNCE Experiment,” Proceedings of Science, The European Physical Society Conference on High Energy Physics, 22–29 Jul 2015, Vienna, Austria, arXiv:1512.09134 [hep-ex]; recomiendo las transparencias de la presentación en Gunther Cronenberg, “Neutrons test Gravity, Dark Matter and Dark Energy. Snapshots of a Quantum Bouncing Ball & Gravity Resonance Spectroscopy,” EPS-HEP conference, 23 Jul 2015 [contribution].

Dibujo20150724 gravity resonance spectroscopy

El experimento qBOUNCE usa la llamada espectroscopia gravitatoria por resonancia (GRS). Usando neutrones ultrafríos que se mueven a velocidades de unos 8 m/s se logra medir el campo gravitatorio terrestre a distancias de micrómetros. El nuevo experimento estudia las transiciones entre los niveles energéticos |1> ↔ |3> y |1> ↔ |4> de los neutrones encerrados entre dos espejos (para neutrones) separados unos 30 micrómetros de longitud, unos 0,5 micrómetros de altura y bajo una presión de unos 2 × 10−4 milibares. En el experimento qBOUNCE se divide la cavidad en tres regiones y se estudian las transiciones entre niveles energéticos en la segunda región, como muestra la figura de arriba (parte inferior). A las frecuencias de f13 = 464,1 ± 1,2 Hz y f14 = 648,8 ± 1,6 Hz se observan caídas en la cuenta de neutrones que corresponden a las transiciones |1> ↔ |3> y |1> ↔ |4>, respectivamente.

Los resultados confirman la ley de Newton de la inversa del cuadrado de la distancia en la escala micrométrica. Futuras versiones de este experimento alcanzarán una escala nanométrica.


10 Comentarios

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yaviyavi

Hola Francis:

Muy interesante la noticia. Desde mi desconocimiento y, tratando de ver la utilidad del experimento (más allá de la importancia de saber),¿se espera que la constante gravitacional pueda cambiar a escalas nanométricas?

Muchas gracias.

wachovskywachovsky

las constantes universales y las medidas derivadas (planckianas por caso) pueden estar mal tomadas o calculadas, con los nuevos valores corregidos seguirán siendo constantes.

Arturo Quirantes

Incorrecto. CREEMOS que es constante, y nuestra creencia proviene de la evidencia observacional. Pero lo que vemos sólo lo hemos visto en un rango de tamaños determinado, por eso es tan importante ampliar los límites de distancia lo más posible. Es como creer que el Euro es la moneda que se usa en todo el mundo. Te vas a Toledo, y usan en euro. Te vas a Barcelona, y usan el Euro. Te vas a Francia, Alemania, Italia, y usan el euro. Un día cruzas el canal de la Mancha… y te llevas una sorpresa.

Pedro Mascarós

¿Os acordáis de aquellos experimentos que se hacían con bolas de distintos materiales en el vacío? Recuerdo que se comentaba entonces que posiblemente podría variar la constante según el material ¿En qué quedó aquello? ¿se ha adelantado algo?

La tecnología va que vuela.

Francisco R. Villatoro

Yavi, no se espera, pero las teorías con dimensiones extra ‘gigantes’ del espaciotiempo predicen desviaciones de la ley de Newton a la escala ‘gigante’ en la que se compactifiquen dichas dimensiones extra (los últimos resultados descartan escalas micrométricas, pero, por ahora, no se pueden descartar escalas nanométricas). Por eso es importante este tipo de experimentos.

Te recomiendo “La corrección a la gravedad de Newton debida a las dimensiones extra del espaciotiempo”, LCMF, 01 Nov 2010; “La quinta fuerza”, LCMF, 02 Abr 2015.

yaviyavi

Muchas gracias Francis por los enlaces. Me fascina la física y en especial la cuántica, pero aún me queda muuucho por aprender para entender bien todo lo que que aquí se cuece.

¡Saludos!

wachovskywachovsky

y se confirmara la ley de Newton de la inversa del cuadrado de la distancia en la escala nanométrica, pues los gravitones como los fotones son aún más pequeños que las décimas de un angstrom.

pascual antonio buonopascual antonio buono

en pagina primera, renglón 4,dice” El experimento qBUONCE ha verificado la ley de Newton >con niveles de energía de solo 10-14 eV. Esta energía en eV, no existe en la naturaleza, puesto, que si divides la constante de Planch por la carga eléctrica de las partícula elementales, electrón, protón, su resultado es constante 10 – 15 eV. Los tres valores según figura en codata, son constantes Universales inviolables, que utiliza la naturaleza.
DONDE ESTÁ EL ERROR?

pascual antonio buonopascual antonio buono

en pagina primera, renglón 4,dice” El experimento qBUONCE ha verificado la ley de Newton > CON NIVELES DE ENERGÍA DE SOLO 10 -14 Ev. Este valor no es posible ya que si se divide la constante de Planhc por la constante dela carga eléctrica de las partículas elementales, su valor es de 4,136X 10 -15 eV.
Pregunto: ¿Dónde está el error, si son consideradas constantes Universales inviolables?

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