Uma equipe internacional de cientistas trabalha na construção de um relógio com margem de erro de um décimo de segundo em 14 bilhões de anos, informou o Instituto Tecnológico da Geórgia (EUA).
A precisão extrema deste relógio, cem vezes superior à dos atuais
relógios atômicos, provém do núcleo de um só íon de tório, acrescenta um
artigo da revista "Physical Review Letters".
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. É com base nele que os padrões de tempo
e de frequência são calculados no mundo.
Entretanto, esses 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 (-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.
Para contornar o desafio, segundo o artigo, os pesquisadores incluíram
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.
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.
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