Cientistas projetam relógio atômico 100 vezes mais preciso que o atual

Uma equipe internacional de cientistas trabalha na construção de um relógio com margem de imprecisão de um décimo de segundo em 14 bilhões de anos, informou nesta segunda-feira o Instituto Tecnológico da Geórgia (EUA).

Além dos cientistas da Geórgia, no Alabama, participam do projeto físicos da Universidade de Nova Gales (Austrália) e do Departamento de Física da Universidade de Nevada (EUA), em um trabalho parcialmente financiado pelo Escritório Naval de Pesquisas e pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA.

O relógio atômico poderia ser útil para algumas comunicações confidenciais e para o estudo de teorias fundamentais da física. Além disso, poderia aumentar a precisão do sistema GPS.

Os relógios mecânicos usam um pêndulo, cujas oscilações medem o tempo. Já nos relógios modernos, são cristais de quartzo que fornecem as oscilações de alta frequência.

A precisão dos relógios atômicos provém das oscilações dos elétrons nos átomos induzidas por raio laser. Entretanto, estes elétrons podem afetar os campos magnéticos e elétricos e, por isso, estes relógios às vezes sofrem um desvio de aproximadamente quatro segundos ao longo da existência do universo.

Os nêutrons são muito mais pesados que os elétrons e estão agrupados com mais densidade no núcleo atômico, de modo que são menos suscetíveis a tais transtornos.

Segundo o artigo do Instituto Tecnológico da Geórgia, para criar as oscilações, os pesquisadores planejam o uso de um laser que opera em uma frequência de 1 quatrilhão de oscilações por segundo para fazer com que o núcleo de um íon de tório passe a um estado de energia mais elevado.

A “sintonização” de um laser que crie esses estados de energia mais altos permitiria que os cientistas fixassem sua frequência com muita precisão, e essa frequência seria usada para marcar o tempo, ao invés do tique-taque de um relógio ou do balanço de um pêndulo.

Os projetistas encaram outro problema: para que o relógio atômico seja estável, é preciso mantê-lo a temperaturas muito baixas, próximas ao zero absoluto (-273°C).

Para produzir e manter tais temperaturas, habitualmente os físicos usam um arrefecimento a laser. Contudo, neste sistema, isso é um problema, porque a luz do laser também é usada para criar as oscilações que marcam a passagem do tempo.

Segundo o artigo, os pesquisadores incluem um único íon de tório 232 com o íon de tório 229, que serão usados na marcação do tempo. Cada um destes íons recebe uma frequência de onda diferente.

Os cientistas esfriaram o íon mais pesado, e isso reduziu a temperatura do “íon relógio” sem afetar suas oscilações.