Tecnologia Científica

Como o rela³gio mais preciso do mundo pode transformar a física fundamental
Cientistas dos EUA agora confirmaram a teoria na menor escala de todos os tempos, demonstrando que os rela³gios marcam ritmos diferentes quando separados por fraçaµes de mila­metro.
Por Issam Ahmed - 19/02/2022


Esta foto fornecida pelo NIST mostra um rela³gio ata´mico de estra´ncio, uma das pea§as de cronometragem mais precisas do mundo no laboratório do professor Jun Ye na Universidade do Colorado, em Boulder.

A teoria da relatividade geral de Einstein sustenta que um corpo massivo como a Terra curva o Espaço-tempo, fazendo com que o tempo diminua a  medida que vocêse aproxima do objeto osentão uma pessoa no topo de uma montanha envelhece um pouco mais rápido do que alguém noníveldo mar.

Cientistas dos EUA agora confirmaram a teoria na menor escala de todos os tempos, demonstrando que os rela³gios marcam ritmos diferentes quando separados por frações de mila­metro.

Jun Ye, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade do Colorado Boulder, disse a  AFP que seu novo rela³gio é"de longe" o mais preciso já construa­do - e pode abrir caminho para novas descobertas em meca¢nica qua¢ntica, o livro de regras para o mundo subata´mico.

Ye e seus colegas publicaram suas descobertas na prestigiosa revista Nature , descrevendo os avanços de engenharia que lhes permitiram construir um dispositivo 50 vezes mais preciso do que os melhores rela³gios ata´micos de hoje.

Nãofoi atéa invenção dos rela³gios ata´micos - que marcam o tempo detectando a transição entre dois estados de energia dentro de um a¡tomo exposto a uma determinada frequência - que os cientistas puderam provar a teoria de Albert Einstein de 1915.

Os primeiros experimentos inclua­ram o Gravity Probe A de 1976, que envolveu uma Espaçonave 6.000 milhas (10.000 quila´metros) acima dasuperfÍcie da Terra e mostrou que um rela³gio de bordo era mais rápido que um equivalente na Terra em um segundo a cada 73 anos.

Desde então, os rela³gios tornaram-se cada vez mais precisos e, portanto, mais capazes de detectar os efeitos da relatividade.

Em 2010, os cientistas do NIST observaram o tempo se movendo em taxas diferentes quando seu rela³gio foi movido 33 centa­metros mais alto.

Teoria de tudo

O principal avanço de Ye foi trabalhar com teias de luz, conhecidas como trelia§as a³pticas, para prender a¡tomos em arranjos ordenados. Isso épara impedir que os a¡tomos caiam devido a  gravidade ou se movam, resultando em perda de precisão.

Dentro do novo rela³gio de Ye há100.000 a¡tomos de estra´ncio, em camadas uns sobre os outros como uma pilha de panquecas, no total com cerca de um mila­metro de altura.

O rela³gio étão preciso que, quando os cientistas dividiram a pilha em duas, puderam detectar diferenças de tempo nas metades superior e inferior.

Nessenívelde precisão, os rela³gios atuam essencialmente como sensores.

"Espaço e tempo estãoconectados", disse Ye. "E com a medição do tempo tão precisa, vocêpode realmente ver como o espaço estãomudando em tempo real - a Terra éum corpo vivo e vivo."

Esses rela³gios espalhados por uma regia£o vulcanicamente ativa podem dizer aos gea³logos a diferença entre rocha sãolida e lava, ajudando a prever erupções.

Ou, por exemplo, estude como o aquecimento global estãocausando o derretimento das geleiras e o aumento dos oceanos.

O que mais excita Ye, no entanto, écomo os rela³gios futuros podem inaugurar um reino completamente novo da física.

O rela³gio atual pode detectar diferenças de tempo em 200 ma­crons - mas se isso for reduzido para 20 ma­crons, podera¡ comea§ar a investigar o mundo qua¢ntico, ajudando a superar as disparidades na teoria.

Embora a relatividade explique lindamente como objetos grandes como planetas e gala¡xias se comportam, ela énotoriamente incompata­vel com a meca¢nica qua¢ntica, que lida com os muito pequenos.

De acordo com a teoria qua¢ntica, cada parta­cula também éuma onda ose pode ocupar vários lugares ao mesmo tempo, algo conhecido como superposição. Mas não estãoclaro como um objeto em dois lugares ao mesmo tempo distorceria o Espaço-tempo, de acordo com a teoria de Einstein.

A interseção dos dois campos, portanto, levaria a física um passo mais perto de uma "teoria de tudo" unificadora que explica todos os fena´menos fa­sicos do cosmos.

 

.
.

Leia mais a seguir