Cientistas de um laboratório no Instituto JILA, ligado à Universidade do Colorado e ao Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, deram um passo importante no desenvolvimento de um relógio nuclear, tecnologia que pode mudar como medimos o tempo.
A equipe, apelidada de “XUV Gang” por usar um laser na faixa do ultravioleta extremo, conseguiu identificar o “tique” — ou pulso — do núcleo de um átomo de tório, elemento radioativo cuja frequência pode ser usada para criar o relógio mais preciso do mundo.
Essa conquista é resultado de décadas de pesquisa. Desde 2001, quando o físico Ekkehard Peik propôs a ideia, o projeto vem desafiando cientistas de todo o mundo. Na prática, construir um relógio nuclear significa encontrar a frequência exata de luz capaz de excitar o núcleo do tório, processo comparado a testar centenas de milhares de “chaves” para abrir uma fechadura.
Em maio de 2023, cientistas do CERN anunciaram a medição do “tique” do núcleo do tório, permitindo que equipes especializadas em lasers, como a do professor Jun Ye, fizessem avanços significativos.
O desenvolvimento de um relógio nuclear coloca a ciência mais perto de um novo patamar na medição de tempo, com possíveis consequências não só para o estudo da física fundamental, mas também para tecnologias do dia a dia, como GPS, mercado financeiro e sistemas de navegação interplanetária.
Como funcionaria o relógio nuclear
- Relógios convencionais funcionam com base em oscilações regulares.
- No caso dos relógios atômicos atuais, a unidade de tempo é definida pela frequência de oscilação dos átomos de césio.
- Entretanto, o relógio nuclear em desenvolvimento usaria o núcleo de átomos de tório para medir o tempo, com precisão ainda maior.
- Os pesquisadores apontam que, enquanto os relógios atômicos baseados em estrôncio perdem menos de um segundo ao longo de 13,8 bilhões de anos, o relógio nuclear teria um nível de estabilidade muito superior.
- Isso ocorre porque o núcleo do átomo é menos suscetível a interferências externas que podem alterar sua oscilação.
- Além de contar o tempo com precisão inigualável, os cientistas acreditam que o relógio nuclear poderia ser usado para investigar fenômenos que desafiam o entendimento atual da física.
- Um exemplo é a constante de estrutura fina, que descreve a intensidade da interação eletromagnética entre partículas carregadas.
- Esta constante é fundamental para a existência da matéria como conhecemos, mas há indícios de que ela possa não ser totalmente fixa.
- Com a precisão extrema de um relógio nuclear, seria possível verificar se essa constante muda ao longo do tempo, o que teria implicações para áreas como a química e a biologia.
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Impacto da descoberta e as próximas etapas
O próximo passo na pesquisa do relógio nuclear inclui aprimorar ainda mais a precisão da medição do “tique” do tório. Durante o experimento recente, a equipe de Ye obteve uma medição com precisão de até um milhão de vezes maior que a de tentativas anteriores.
Caso consigam replicar e aumentar essa precisão, o relógio nuclear poderá ser testado em novas aplicações, como na previsão de erupções vulcânicas, detecção de ondas gravitacionais e na busca por matéria escura.
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