La relativité générale prédit que des horloges se déplaçant à des vitesses différentes ou situées dans différentes régions d’un champ gravitationnel tournent à des vitesses différentes, un phénomène connu sous le nom de dilatation temporelle relativiste.
À l’aide d’une fontaine atomique utilisée comme interféromètre, les chercheurs ont réussi à observer un déphasage entre deux paquets d’ondes atomiques, dû à la dilatation temporelle.
L’interférométrie atomique permet ainsi de mesurer de minuscules différences de phase lorsque les atomes empruntent des chemins différents à travers les bras d’un interféromètre (ici, une fontaine atomique).
La fontaine atomique consiste en une tour de 10 mètres de haut renfermant un tube sous vide dans lequel un nuage d’atomes est projeté vers le haut à l’aide de lasers.
Parvenus à l’extrémité supérieure du tube, les atomes retombent sous l’effet du champ gravitationnel terrestre.
Une troisième impulsion a permis de capturer les atomes au bas de la fontaine, afin de recombiner leurs paquets d’ondes : ceux-ci étaient déphasés, ce qui suggère que le champ gravitationnel dans la fontaine atomique n’était pas complètement uniforme.
L’effet Aharonov-Bohm est un phénomène de mécanique quantique dans lequel une particule chargée électriquement est affectée par un potentiel électromagnétique, bien qu’elle soit confinée dans une région dans laquelle le champ magnétique et le champ électrique sont nuls.
Dans la fontaine atomique, les électrons empruntant des chemins propres vers le haut et vers le bas de l’instrument ont été amenés à se superposer, et malgré le champ magnétique dans la chambre, aucune force magnétique n’a été exercée sur eux ; pourtant, il y avait toujours des preuves de déplacement du champ magnétique, notent les chercheurs.
« L’interférométrie atomique pourrait un jour être utilisée pour détecter les ondes gravitationnelles et nous aider à mieux naviguer que le GPS », ont déclaré les chercheurs.
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