Um grupo de físicos anunciou um relógio atômico que está entre os mais sofisticados já desenvolvidos. Segundo os criadores, o instrumento mede o tempo tão precisamente que só perderá um segundo a cada 300 bilhões de anos, permitindo medições mais exatas de ondas gravitacionais, matéria escura e outros fenômenos da física. 

Relógio óptico atômico do National Institute of Standards and Technology. Imagem: NIST

Liderado por uma equipe da Universidade de Wisconsin-Madison, nos EUA, o estudo foi descrito em um artigo científico publicado na quarta-feira (16) na revista Nature.

“Os relógios ópticos de rede já são os melhores relógios do mundo, e aqui temos esse nível de desempenho que ninguém viu antes”, disse Shimon Kolkowitz, professor de física da UW-Madison e autor sênior da pesquisa. “Estamos trabalhando tanto para melhorar seu desempenho quanto para desenvolver aplicações emergentes que se tornarão possíveis graças a esse desempenho aprimorado”.

Conforme explica Elizabeth Howell, do site Space.com, de modo geral, relógios atômicos detectam a ressonância de frequências atômicas, geralmente de átomos de césio ou rubídio. Esse processo permite que esses relógios possam aferir o tempo com um alto grau de precisão. 

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Novo estudo criou relógio atômico multiplexado

Relógios atômicos funcionam rastreando os níveis de energia dos elétrons. “Quando um elétron muda os níveis de energia, ele absorve ou emite luz com uma frequência idêntica para todos os átomos de um determinado elemento”, disse Kolkowitz. “Os relógios atômicos ópticos mantêm o tempo usando um laser que é sintonizado para corresponder precisamente a essa frequência, e eles requerem alguns dos lasers mais sofisticados do mundo para manter o tempo preciso”.

O novo estudo criou um relógio multiplexado, que separou átomos de estrôncio em uma linha em uma única câmara de vácuo. A equipe usou um “laser relativamente ruim”, como Kolkowitz se referiu, que ainda conseguiu produzir níveis de precisão na medição próximos de recordes mundiais.

Se o laser fosse focado em apenas um único relógio, ele excitaria elétrons no mesmo número de átomos por apenas um décimo de segundo. Com dois relógios ao mesmo tempo, os átomos permaneceram animados por 26 segundos.

“Normalmente, nosso laser limitaria o desempenho desses relógios”, disse Kolkowitz. “Mas como os relógios estão no mesmo ambiente e experimentam exatamente a mesma luz laser, o efeito do laser cai completamente”.

O grupo então tentou medir precisamente as diferenças entre os relógios, com base no princípio de que dois grupos de átomos em ambientes ligeiramente diferentes “marcarão” em taxas diferentes devido a mudanças nos campos magnéticos ou na gravidade. A equipe realizou o experimento mais de mil vezes para medir a diferença, encontrando mais precisão nessa medição ao longo do tempo.

Em última análise, os pesquisadores detectaram uma diferença na taxa de “tic-tac” entre dois relógios atômicos “que corresponderia a eles discordando um do outro em apenas um segundo a cada 300 bilhões de anos — uma medição da cronometragem de precisão que estabelece um recorde mundial para dois relógios espacialmente separados”, diz o comunicado da universidade.

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