Um relógio criado em Singapura é tão preciso que poderia levar cerca de 260 bilhões de anos para acumular um erro de apenas um segundo. Para colocar o número em perspectiva, isso equivale a quase 19 vezes a idade atual do Universo, estimada em aproximadamente 13,8 bilhões de anos.
O dispositivo foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade Nacional de Singapura (NUS) e utiliza íons de lutécio como referência. Segundo o estudo publicado na Nature, o novo relógio atômico óptico alcançou uma precisão quatro vezes maior que a do recordista anterior.
O resultado é fruto de mais de uma década de trabalho da equipe liderada pelo físico Murray Barrett. E tamanha precisão pode ter aplicações que vão muito além de simplesmente saber as horas.
Por que um relógio precisa ser tão preciso?
Sistemas de navegação por satélite, redes de telecomunicações e diversos experimentos científicos dependem de medições extremamente precisas do tempo.
Pequenos avanços nessa área podem melhorar sistemas de posicionamento e permitir que cientistas detectem variações minúsculas no campo gravitacional da Terra.
Relógios ainda mais precisos também podem ajudar em experimentos de física fundamental, incluindo pesquisas que procuram possíveis sinais associados à matéria escura.
O novo dispositivo de Singapura utiliza lutécio, um elemento químico pertencente ao grupo das terras raras.
A escolha não aconteceu por acaso.
Um único íon funciona como uma régua para o tempo
Relógios atômicos usam propriedades extremamente estáveis dos átomos como referência.
No caso do equipamento desenvolvido pela NUS, os cientistas observam um íon de lutécio e utilizam um laser para encontrar uma frequência específica capaz de provocar uma mudança no estado energético de seus elétrons.
Essa frequência funciona como uma espécie de padrão natural.
Uma maneira simples de imaginar o processo é pensar no átomo como um instrumento musical. Existe uma “nota” extremamente específica de luz capaz de provocar a transição do elétron.
Os pesquisadores ajustam o laser até encontrar exatamente essa frequência. Depois, contam suas oscilações para medir a passagem do tempo.
Como a luz oscila muito mais rapidamente que as micro-ondas utilizadas em relógios atômicos tradicionais, os relógios ópticos conseguem dividir o tempo em intervalos ainda menores.
Quanto mais estável for essa frequência, mais preciso será o relógio.
O desafio é impedir que o ambiente interfira
O problema é que mesmo os átomos não ficam completamente isolados do mundo ao redor.
Campos magnéticos e elétricos, radiação térmica e movimentos extremamente pequenos podem alterar a frequência utilizada como referência.
Grande parte do trabalho dos pesquisadores consiste justamente em identificar essas interferências e reduzir seus efeitos.
O lutécio apresenta algumas vantagens importantes nesse sentido. Suas características atômicas tornam determinadas transições menos sensíveis a perturbações externas que limitam outros tipos de relógios ópticos.
Mas havia outro problema: como provar que um relógio tão preciso realmente funciona?
Cientistas construíram dois relógios para conferir
Calcular teoricamente a margem de erro não era suficiente.
Por isso, a equipe construiu dois relógios de lutécio independentes e comparou suas medições diretamente.
Os resultados coincidiram até a 19ª casa decimal, permitindo verificar experimentalmente o nível de precisão previsto pelos pesquisadores.
A estratégia é fundamental porque, quando um instrumento se torna extremamente preciso, encontrar outra referência capaz de confirmar seu desempenho também se transforma em um desafio.
David Leibrandt, físico da Universidade da Califórnia em Los Angeles que trabalha com relógios de altíssima precisão, classificou o resultado como impressionante e destacou a importância da comparação entre os dois equipamentos.
Relógios podem ser usados para medir a gravidade
Uma das aplicações mais interessantes dessa tecnologia está relacionada à teoria da relatividade geral de Albert Einstein.
O tempo não passa exatamente na mesma velocidade em todos os lugares. Quanto mais intenso é o campo gravitacional, mais lentamente ele transcorre.
Isso significa que dois relógios extremamente precisos colocados em alturas diferentes podem registrar ritmos ligeiramente distintos.
Com instrumentos suficientemente sensíveis, essas diferenças podem ser usadas para estudar o campo gravitacional terrestre.
No futuro, redes de relógios ópticos poderiam ajudar a detectar alterações relacionadas ao movimento de massas subterrâneas, mudanças no nível do mar e determinados processos geológicos.
Nesse cenário, medir o tempo também se torna uma maneira de observar o planeta.
Até a matéria escura pode entrar na história
Outra possibilidade está na busca por fenômenos ainda desconhecidos da física.
Algumas pesquisas procuram detectar matéria escura observando alterações extremamente pequenas em constantes fundamentais da natureza ou comparando relógios atômicos instalados em locais diferentes.
Uma precisão maior aumenta a capacidade de encontrar essas possíveis anomalias. Isso não significa que o novo relógio tenha detectado matéria escura, mas ele pode fornecer uma ferramenta mais sensível para procurar sinais desse tipo.
Por enquanto, o equipamento continua restrito ao laboratório. A equipe espera que seu projeto possa ser reduzido e adaptado para outros ambientes no futuro.
E talvez essa seja a parte mais curiosa do recorde: o relógio foi criado para medir fenômenos que acontecem em frações inimaginavelmente pequenas de segundo, mas seria necessário esperar muitas vezes a idade atual do Universo para vê-lo errar apenas um.
[ Fonte: Infobae ]
