今回は、一般相対性理論の重力赤方偏移の部分でした。そして厳格さ？ 1億を超える驚異的な1つです！
スティーブンチュー（米国エネルギー長官、この作業はカリフォルニア大学バークレー校在学中に行われた）、ホルガーミューラー（バークレー）、およびアヒムピーターズ（ベルリンのフンボルト大学）は、以前の最高の重力赤方偏移試験（ 1976年、2つの原子時計を使用– 1つは地球の表面に、もう1つは高度1万kmまでロケットで送信されました）驚異的な10,000回の送信ですか？
原子干渉計内で波動粒子の双対性と重ね合わせを利用することにより！
この図について
：原子干渉計の動作の概略図。 2つの原子の軌跡は、時間の関数としてプロットされます。原子は重力により加速しており、振動線は物質波の位相の蓄積を表しています。矢印は、3つのレーザーパルスの時間を示します。 （提供：自然）。
重力赤方偏移は、一般相対論の基礎となる等価原理の必然的な結果です。等価原理は、重力の局所効果は加速された基準系にあるものと同じであると述べています。したがって、リフトで誰かが感じる下向きの力は、リフトの上方への加速または重力によるものと同じように考えられます。リフトの床の時計から上向きに送信された光のパルスは、リフトが上向きに加速しているときに赤方偏移します。つまり、リフトの天井での点滅を別の時計と比較すると、この時計はよりゆっくりと刻みます。重力と加速度を区別する方法がないため、重力場でも同じことが言えます。言い換えれば、時計が経験する重力の引きが大きいほど、またはそれが巨大な体に近いほど、ゆっくりと動くようになります。
この効果の確認は、重力が幾何学、つまり時空の曲率の現れであるという考えを裏付けています。これは、時間の流れが宇宙全体でもはや一定ではなく、巨大な物体の分布に従って変化するためです。時空の幾何学以外の何かに物質が応答できる弦理論にはいくつかのバージョンがあるため、量子重力の異なる理論を区別するときは、時空の曲率の概念を探ることが重要です。
ただし、重力赤方偏移は、局所的な位置不変性（非重力実験の結果は、宇宙のどこでいつ実行されるかとは無関係であるという考え）の現れとして、以下の3種類の実験の中で最もよく確認されていません。等価原理をサポートします。他の2つ（自由落下の普遍性とローカルローレンツ不変性）は、10の精度で検証されています-13 以前は重力赤方偏移は7×10の精度でのみ確認されていましたが、-5.
1997年にPetersは、Chuが開発したレーザートラッピング技術を使用してセシウム原子を捕捉し、Kの数百万分の1程度まで冷却し（可能な限り速度を下げるため）、次に垂直レーザービームを使用して上向きのキックを与えました重力自由落下を測定するために原子に。
現在、チューとミュラーはその実験の結果を再解釈して、重力赤方偏移を測定しています。
実験では、各原子を3つのレーザーパルスにさらしました。最初のパルスは、原子を2つの同等にありそうな状態の重ね合わせに配置しました-原子をそのままにして減速させ、重力の引っ張りの下で地球に落下するか、または追加のキックを与えて下降する前により高い高さに到達しました。次に、適切な瞬間に2番目のパルスが適用され、2番目の状態にある原子が地球に向かってより速く押し戻され、2つの重ね合わせ状態が途中で合流しました。この時点で、3番目のパルスは、原子の存在によって引き起こされたこれら2つの状態間の干渉を波として測定しました。地球の表面の上の高さの違いに存在する2つの状態が経験する重力赤方偏移の違いは、次のようになります。 2つの状態の相対位相の変化。
このアプローチの利点は、セシウム原子のドブロイ波の周波数が非常に高いことです。25Hz。 0.3秒の自由落下の間、より高い軌道の物質波は、わずか2×10の経過時間を経験しましたが-20s低い軌道の波よりも多く、それらの振動の膨大な周波数と1000分の1の振幅差を測定する機能が組み合わさったことで、研究者は重力の赤方偏移を7×10の精度で確認できた-9.
ミュラーは次のように述べています。「自由落下の時間が宇宙の時代（140億年）に延長された場合、上部ルートと下部ルートの時間差は1000分の1秒に過ぎず、測定の精度は光が1センチメートルを移動するのにかかる時間は60 psです。」
ミュラーは、セシウム原子の2つの重ね合わせ状態の間の距離を増やすことにより、赤方偏移測定の精度をさらに向上させることを望んでいます。現在の研究で達成された距離はほんの0.1 mmでしたが、これを1 mに増やすことにより、一般相対論によって予測されたがまだ直接観測されていない重力波を検出することが可能であると彼は言います。
出典：Physics World;この論文は、Natureの2010年2月18日号に掲載されています
