Descoberto o “tique” nuclear mais preciso para o relógio do futuro

Cientistas de um laboratório do Instituto JILA, ligado à Universidade do Colorado e ao Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, deram um passo importante no desenvolvimento de um relógio nuclear, tecnologia que pode mudar a forma como medimos o tempo.

A equipe, apelidada de “Gangue XUV” por usar um laser na faixa ultravioleta extrema, conseguiu identificar o “tique” — ou pulso — do núcleo de um átomo de tório, elemento radioativo cuja frequência pode ser usada para criar o relógio mais preciso do mundo.

Essa conquista é o resultado de décadas de pesquisa. Desde 2001, quando o físico Ekkehard Peik propôs a ideia, o projeto vem desafiando cientistas de todo o mundo. Na prática, construir um relógio nuclear significa encontrar a frequência exata da luz capaz de excitar o núcleo de tório, um processo comparado ao teste de centenas de milhares de “chaves” para abrir uma fechadura.

Em maio de 2023, cientistas do CERN anunciaram a medição do “tique-taque” do núcleo de tório, permitindo que equipes especializadas em lasers, como a do professor Jun Ye, fizessem avanços significativos.

O desenvolvimento de um relógio nuclear aproxima a ciência de um novo patamar na medição do tempo, com possíveis consequências não só para o estudo da física fundamental, mas também para as tecnologias quotidianas, como o GPS, os mercados financeiros e os sistemas de navegação. interplanetário.

Como funcionaria o relógio nuclear

• Os relógios convencionais funcionam com base em oscilações regulares.
• No caso dos relógios atômicos atuais, a unidade de tempo é definida pela frequência de oscilação dos átomos de césio.
• Porém, o relógio nuclear em desenvolvimento utilizaria o núcleo de átomos de tório para medir o tempo, com precisão ainda maior.
• Os investigadores salientam que, embora os relógios atómicos baseados em estrôncio percam menos de um segundo ao longo de 13,8 mil milhões de anos, o relógio nuclear teria um nível de estabilidade muito mais elevado.
• Isso ocorre porque o núcleo do átomo é menos suscetível a interferências externas que podem alterar sua oscilação.
• Além de contar as horas com uma precisão incomparável, os cientistas acreditam que o relógio nuclear poderia ser usado para investigar fenómenos que desafiam a compreensão atual da física.
• Um exemplo é a constante de estrutura fina, que descreve a intensidade da interação eletromagnética entre partículas carregadas.
• Esta constante é fundamental para a existência da matéria tal como a conhecemos, mas há evidências de que pode não ser completamente fixa.
• Com a extrema precisão de um relógio nuclear, seria possível verificar se essa constante muda ao longo do tempo, o que teria implicações para áreas como a química e a biologia.

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Impacto da descoberta e próximas etapas

O próximo passo na pesquisa do relógio nuclear inclui melhorar ainda mais a precisão da medição do “tique-taque” do tório. Durante o experimento recente, a equipe de Ye obteve uma medição com precisão até um milhão de vezes maior do que as tentativas anteriores.

Se conseguirem replicar e aumentar essa precisão, o relógio nuclear poderá ser testado em novas aplicações, como previsão de erupções vulcânicas, detecção de ondas gravitacionais e busca de matéria escura.