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Test der Raum-Zeit-Symmetrie in Atomen mit Weltrekord-Genauigkeit

Test der Raum-Zeit-Symmetrie in Atomen mit Weltrekord-Genauigkeit

© PTB
Schematische Darstellung des Messprinzips zur Prüfung der Lorentz-Invarianz. Orientierte Atomorbitale werden verglichen, während sich die Erde dreht.

Im Rahmen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers haben Wissenschaftler verbesserte Grenzwerte für eine mögliche Verletzung der Lorentz-Symmetrie durch ein einzelnes gefangenes Yb+-Ion festgelegt

Die theoretische Beschreibung physikalischer Phänomene beruht auf einer grundlegenden Annahme: dass nämlich das Ergebnis eines Experiments nicht von seiner Ausrichtung in der Raumzeit abhängt. Einsteins Relativitätstheorie stützt sich in hohem Maße auf diese Annahme, und experimentelle Tests haben ihre Gültigkeit bisher bestätigt. Einige Theorien der Quantengravitation deuten jedoch darauf hin, dass diese Raumzeit-Symmetrie möglicherweise nicht vollständig gilt und eine kleine Verletzung experimentell beobachtet werden könnte. Ein Team der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) hat nun mit einem einzelnen gefangenen Ytterbium-Ion nach einer solchen Verletzung der Lorentz-Symmetrie gesucht. Das Ergebnis: Trotz doppelt so hoher Genauigkeit wie beim bislang besten Test fand sich kein signifikanter symmetriebrechender Effekt. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Zur vollständigen Nachricht auf der Webseite der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt.

Originalpublikation:
Laura S. Dreissen, Chih-Han Yeh, Henning A. Fürst, Kai C. Grensemann, Tanja E. Mehlstäubler
Improved bounds on Lorentz violation from composite pulse Ramsey spectroscopy in a trapped ion
Nature Communications 13, 7314 (2022)