miércoles, 24 de febrero de 2016

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 discretizados 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.
http://francis.naukas.com/

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