Uma nova tecnologia para medir o tempo começa a avançar dos laboratórios para experimentos práticos. Pesquisadores de Pequim, na China, e de Viena, na Áustria, desenvolveram de forma independente os primeiros relógios nucleares considerados operacionais, um avanço que pode permitir medições ainda mais precisas no futuro.
Os resultados foram divulgados pela Reuters nesta quarta-feira (7). Diferentemente dos relógios atômicos tradicionais, os novos equipamentos não utilizam como referência principal as mudanças de energia dos elétrons. Eles observam transições que acontecem diretamente no núcleo dos átomos.
As duas equipes conseguiram fazer relógios baseados no tório-229 funcionarem praticamente ao mesmo tempo, mas seguiram caminhos experimentais diferentes. Para Shiqian Ding, físico da Universidade Tsinghua e integrante da equipe chinesa, o desenvolvimento simultâneo mostra que a tecnologia pode ser obtida por diferentes métodos.
Os equipamentos utilizam o isótopo tório-229 incorporado em cristais de fluoreto de cálcio. Um laser de alta potência é usado para estimular e acompanhar as mudanças de energia que ocorrem no núcleo dos átomos.
Como os relógios nucleares funcionam
Os relógios atômicos convencionais utilizam transições de energia dos elétrons. Lasers ou micro-ondas estimulam os átomos e permitem medir essas mudanças com extrema precisão.
Nos relógios nucleares, a referência está no próprio núcleo atômico, formado por prótons e nêutrons. Os pesquisadores procuram medir transições associadas a essa região do átomo, que pode oferecer uma referência ainda mais estável.
Os relógios atômicos mais avançados já apresentam uma precisão extraordinária e podem levar bilhões de anos para acumular uma diferença equivalente a apenas um segundo.
Os novos relógios nucleares, porém, ainda não superam os melhores relógios atômicos disponíveis. A tecnologia está em uma etapa inicial e precisa passar por novos aprimoramentos antes de atingir todo o potencial esperado pelos pesquisadores.
Pesquisa levou quase duas décadas
A possibilidade de construir um relógio nuclear é estudada há décadas. O físico Thorsten Schumm, da Universidade Técnica de Viena, afirmou que a ideia era considerada um objetivo de longo prazo entre pesquisadores da área.
Segundo Schumm, sua equipe trabalha especificamente para alcançar esse resultado desde 2008. O pesquisador avalia que o desenvolvimento pode abrir novas possibilidades tanto para aplicações tecnológicas quanto para estudos de física fundamental.
Entre os possíveis usos estão sistemas de navegação por satélite, sincronização de transferência de dados, topografia e metrologia, área responsável pelo estudo e aplicação das medições.
Apesar do avanço, os equipamentos ainda estão longe do nível de desempenho projetado para o futuro. Schumm destacou que os grupos da Áustria e da China possuem características diferentes em seus experimentos que podem ser complementares.
Os pesquisadores austríacos contam com cristais que apresentam maior concentração de tório e melhores propriedades ópticas. Já a equipe chinesa dispõe de um laser mais potente. A combinação dessas características pode ajudar no desenvolvimento de uma versão mais avançada do relógio nuclear.
Tecnologia também pode ajudar na busca pela matéria escura
O equipamento desenvolvido pela equipe de Viena já foi utilizado em um experimento relacionado à busca por sinais de matéria escura, uma das grandes questões ainda não resolvidas pela física.
A experiência não encontrou evidências da substância, mas mostrou que o relógio nuclear conseguiu alcançar um desempenho comparável ao dos relógios atômicos mais avançados atualmente disponíveis.
A possibilidade de utilizar esses equipamentos para investigar fenômenos ainda desconhecidos aumenta o interesse científico pela tecnologia. Para Schumm, o novo tipo de relógio pode permitir que pesquisadores estudem aspectos da física que ainda não são acessíveis com os instrumentos atuais.
“Isso dá acesso a todo um novo universo da física”, afirmou o pesquisador.
Próximos passos
As equipes agora devem concentrar os esforços no aumento da estabilidade e da precisão dos equipamentos. Também será necessário aprimorar a capacidade de realizar medições durante períodos mais longos.
Se esses obstáculos forem superados, os relógios nucleares poderão deixar de ser apenas uma demonstração científica e se transformar em ferramentas para tecnologias de alta precisão, além de contribuir para pesquisas sobre as leis fundamentais que regem o Universo.
*Da Agência Fonte Exclusiva.
