Cientistas descobrem como fazer o relógio mais preciso
Relógio nuclear se atrasaria apenas um décimo de segundo a cada 14 bilhões de anos. Os atuais relógios atômicos perdem 4 segundos no mesmo período
Desde 2003, os cientistas já sabiam que um relógio nuclear seria mais preciso que os atuais relógios atômicos. Não sabiam, no entanto, como construí-lo. Agora, eles descobriram o que é preciso para tirar do papel o relógio mais preciso do mundo. O novo dispositivo usaria o núcleo de um átomo para calcular o tempo. Com isso, atrasaria apenas um décimo de segundo a cada 14 bilhões de anos, a idade estimada do universo. Um relógio atômico, no mesmo período, ficaria quatro segundos atrasado. A pesquisa, realizada por cientistas de diferentes universidades, será publicada esta semana no periódico Physical Review Letters.
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RELÓGIO ATÔMICO
Os relógios mais antigos calculavam o tempo usando um pêndulo, um objeto que oscilava repetidamente em uma frequência constante. Vários fatores poderiam influenciar na precisão do relógio, como a gravidade e o desgaste do material usado na construção do pêndulo. Os relógios atômicos, por outro lado, usam como “pêndulo” um evento que ocorre naturalmente na natureza e pode ser precisamente controlado pelos cientistas: a frequência com que elétrons mudam de camadas de energia nos átomos. Os relógios atômicos atrasam, em média, quatro segundos a cada 14 bilhões de anos. Por serem muito precisos, são usados em situações onde o tempo preciso é crucial, como transmissões de TV via satélite, o sistema global de navegação, o GPS, e transações bancárias.
Relógios antigos usavam as oscilações de um pêndulo para calcular o tempo. Nos modelos mais modernos, cristais de quartzo fazem o papel do pêndulo com oscilações de alta frequência. Já os relógios atômicos, os mais precisos até agora, derivam sua precisão das oscilações de elétrons induzidas por raio laser. Apesar de serem muito precisos, os relógios atômicos podem ser afetados por campos magnéticos e elétricos, fatores que atrasam a medição do tempo.
A nova proposta recomenda a utilização de nêutrons como o “pêndulo” do relógio nuclear. Essas partículas são mais pesadas que os elétrons e estão densamente ‘empacotadas’ no núcleo do átomo. O relógio nuclear, portanto, seria menos afetado por fatores ambientais que o ‘primo’ atômico.
Como esses dois relógios operam de formas diferentes, mas muito precisas, os cientistas supõem que eles possam ser usados no futuro para examinar as diferenças entre constantes físicas. “Algumas leis da natureza podem não ser constantes com o passar do tempo”, diz Alex Kuzmich, professor de física do Instituto de Tecnologia da Georgia. “O desenvolvimento de relógios melhores é uma boa forma de estudar isso.” O relógio nuclear também teria aplicações no cotidiano, substituindo o relógio atômico em transações bancárias e comunicação via satélite.
Na prática, os cientistas querem usar um laser potente para estimular o núcleo de um átomo do elemento radioativo tório para um estado maior de energia. Seria possível relacionar a frequência do laser com os estados de energia, e isso substituiria o tique-taque do relógio ou a oscilação do pêndulo.
O problema é que os cientistas ainda não sabem qual a frequência necessária para energizar o átomo de tório. Além disso, o núcleo teria que ficar imóvel – o que só é possível resfriando-o a quase -273 graus Celsius, temperatura limite conhecida como zero absoluto. Contudo, os pesquisadores estão otimistas. “Nosso trabalho mostra que a construção de um relógio nuclear é possível e vale a pena”, disse Kuzmich.
O trabalho foi realizado por cientistas do Instituto de Tecnologia da Georgia (EUA), Universidade de Nevada (EUA) e Universidade de Nova Gales do Sul (Austrália).
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