Novo relógio de alta precisão atrasará 1 segundo daqui a 30 bilhões de anos

Dois físicos, que trabalharam de modo independente, dividirão o prêmio do Breakthrough Prize in Basic Physics deste ano, no valor de U$ 3 milhões, pelo desenvolvimento da tecnologia de um relógio de rede óptica. A invenção permitirá medições superprecisas do tempo e pode ajudar cientistas a desvendar mistérios do universo de maneira sem precedentes.

Os cientistas são Hidetoshi Yatori e Jun Ye, que trabalham em diferentes universidades do Japão e dos EUa, respectivamente. O prêmio foi concedido “por excelentes contribuições para a invenção e o desenvolvimento do relógio de rede óptica, que permite análises de precisão das leis elementares da natureza”.

Este novo relógio é tão preciso que deve sofrer um atraso de menos de 1 segundo após 30 bilhões de anos em funcionamento. Isso é mais que o dobro da idade do próprio universo. Até então, os relógios considerados recordistas em precisão são os atômicos, que se baseiam nos saltos quânticos dos elétrons em átomos energizados.

Enquanto os relógios atômicos usavam inicialmente radiação de frequência de microondas para induzir os saltos quânticos, a substituição pela luz óptica trouxe frequências cerca de 100.000 vezes maiores que as dos microondas. Essas frequências maiores possibilitaram maior precisão de cronometragem, de acordo com os representantes da Breakthrough.

Os relógios atômicos de frequência óptica usam estrôncio, mas as frequências só puderam ser medidas com maior facilidade após uma invenção de John Corridor e Theodor Hänsch, que lhes rendeu o Prêmio Nobel de Física de 2005. Agora, Yatori e Ye descobriram a maneira de domar átomos de estrôncio através de uma rede óptica, mantendo-os para serem medidos com precisão.

Para isso, eles usaram a onda estacionária de um feixe de laser que cria uma espécie de caixa de ovos, cujos espaços atraem os átomos. “É virtualmente como um raio trator de ficção científica”, disse Ye ao House.com. “Nós o projetamos de tal forma que esse movimento de segurar os átomos parece não desencadear perturbações na medição do espaçamento entre esses dois estados quânticos, que é o que realmente importam para a medição do relógio”.

Entre as aplicações práticas dessa tecnologia, de acordo com a Breakthrough, está uma enorme melhoria da precisão do Sistema de Posicionamento Internacional e de várias redes de navegação por satélite, além de maior precisão na orientação das sondas espaciais. O relógio de rede óptica também pode permitir novos experimentos da Relatividade de Einstein, como testes do efeito de dilatação do tempo (que é a diferença temporal verificada em dois relógios quando um deles está se movendo em uma velocidade comparável à velocidade da luz ou sujeito a um campo gravitacional diferente do outro relógio).

Por fim, os relógios de rede ótica podem ajudar a detectar ondas gravitacionais, outra previsão da Relatividade Geral, que resulta em ondulações no espaço-tempo quando objetos muito massivos, como dois buracos negros, colidem. O novo relógio poderia mostrar aos pesquisadores pequenas variações de tempo induzidas por essas ondulações no espaço-tempo. Ye mencionou que os relógios de rede ótica podem ajudar até mesmo na busca pela matéria escura.

Fonte: International Business Press