Relógio atômico portátil faz suas primeiras medições

Com o novo relógio atômico “portátil”, cientistas não mediram o tempo, mas, sim, mudanças que ocorrem nele.

Pesquisadores de um grupo de laboratórios europeus testaram um relógio atômico de nova geração que não é feito para ficar em laboratório. Ele não é portátil a ponto de ser algo a ser usado no pulso, mas pode um dia fazer importantes medições do formato da Terra e até de matéria escura.

“Era uma prova de conceito que relógios ópticos podem ser usados como sensores de potenciais gravitacionais”, disse Cecilia Clivati, cientistas do Instituto Nacional de Pesquisa Metrológica da Itália e uma das autoras do estudo, ao Gizmodo.

O relógio é apenas uma parte do experimento e ele ainda é maior que um micro-ondas e deve ser montado em um trailer. Ele também não é o primeiro relógio atômico portátil, mas é o primeiro relógio óptico portátil, a próxima geração de incrivelmente precisos relógios atômicos.

Ele consiste em átomos estrôncios mantidos no local por meio de lasers e resfriados um pouco acima de zero absoluto. Um outro laser excita o átomo, e a interação entre ele e o laser cria oscilações nos elétrons do átomo. Contar estas oscilações, quadrilhões delas por segundo, permite aos cientistas calcularem o tempo.

O trailer onde o relógio óptico é mantido. (Image: Christian Lisdat)

Estes relógios podem fazer alguns incríveis cálculos físicos. Eles são usados para medir a força da gravidade, uma vez que uma forte gravidade faz o tempo passar mais devagar. Os pesquisadores levaram o relógio em um ponto alto dos Alpes Franceses, fizeram as medidas, então o levaram as baixas altitudes de Turin e fizeram novas medidas, de acordo com um estudo publicado na Nature Physics.

Em um comentário sobre o estudo para a Nature Physics, Andrew Ludlow, cientista do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA, que não esteve envolvido com o estudo, afirma que o relógio não é perfeito. “Houve momentos em que o relógio óptico portátil não funcionou, e a exatidão das medidas foram limitadas abaixo da capacidade de relógios ópticos”. E as medidas também não foram tão boas quanto as de relógios não portáteis. Mas este foi apenas o primeiro passo. “O projeto para fazer as mensurações representa uma importante prova de princípio e um significante marco”.

Quem precisa de um relógio atômico portátil quando se tem relógios perfeitamente normais em laboratórios? Rachel Godun, do Laboratório Nacional de Física do Reino Unido, explicou em um artigo para a Physics no ano passado que pesquisadores fazem uso de satélites para comparar as medidas entre diferentes relógios atômicos na Terra, mas existe muito ruído neste método, o que é prejudicial a exatidão da comparação.

Talvez os cientistas possam conectar os relógios com cabos ópticos, mas isso ainda não é possível em escalas intercontinentais. “Um relógio óptico transportável como estes desenvolvidos pela Lisdat e seus colegas e Huang e seus colegas pode viajar para os laboratório com relógios atômicos em qualquer localidade do mundo”, escreveu Godun, “e carregar uma série de comparações a um nível que ultrapassará tanto os métodos baseados em satélites quando os de relógios transportáveis produzidos anteriormente”.

Talvez um dia estes relógios possam ser usados para criar mapas mais precisos da Terra baseados na força gravitacional variável. Eles também podem ser uteis para medir a matéria escura, aquilo que parece contabilizar por seis vezes mais do que a massa normal do Universo. Como cientistas só podem ver matéria escura por força gravitacional, um relógio super preciso pode ser capaz de detectar a misteriosa massa pela primeira vez na Terra.

[Nature Physics]

Imagem de topo: Christian Lisdat