Beobachtung der Masse-Energie-Äquivalenz mit gefangenen Atomin interferometern

Wir schlagen ein experimentelles Setup vor, um das Zusammenspiel zwischen dem Prinzip der Quantenüberlagerung und der gravitativen Zeitdilatation, die sich aus der Masse-Energie-Äquivalenz ergibt, zu untersuchen. Es nutzt moderne Atomin interferometer, die Atome in einer Überlagerung von Höhen in Erdschwerkraftfeldern für äußerst lange Zeiten, bis in den Minutenbereich, gefangen halten können. Unser Vorschlag besteht darin, zwei zusätzliche Laserpulse zu den bestehenden Experimenten hinzuzufügen, die eine Uhr in einer Überlagerung von Höhen festlegen und somit eine Quantenüberlagerung relativistischer Eigenzeiten ablesen. Wir entwickeln eine Methode, um relativistische Korrekturen für Bloch-Oszillationen einzubeziehen, welche den gefangenen Teil des Interferometers beschreiben. Wir leiten die Bahnen und zugehörige Phasen ab, die in jedem Arm des Interferometers erworben werden. Anschließend zeigen wir, dass eine Überlagerung von Eigenzeiten sich im Interferenzmuster auf zwei Arten manifestiert: Sichtbarkeitsmodulationen und eine Verschiebung der resonanten Frequenz der Atome. Wir argumentieren, dass Letzteres mit aktueller Technologie beobachtbar sein könnte.