Um relógio atômico que define o tempo pelas oscilações de átomos de estrôncio é tão preciso e estável que não vai ganhar nem perder nenhum segundo pelos próximos 15 bilhões de anos. O relógio de estrôncio possui cerca de três vezes a precisão do detentor do recorde anterior e agora tem o poder de revelar pequenas mudanças no tempo, previstas pela teoria da relatividade de Einstein, que afirma que o tempo corre mais rápido em diferentes altitudes na Terra. Essa precisão poderia ajudar os cientistas a criar mapas detalhados da forma da Terra.
“Nossa performance mostra que podemos medir o desvio gravitacional quando você levanta o relógio em 2 centímetros sobre a superfície da Terra”, conta o coautor Jun Ye, físico da JILA, um instituto conjunto do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA e da UNIVERSIDADE do Colorado, no mesmo país.
A equipe também melhorou a maneira como os ponteiros interagem entre si em quase 50%. Os relógios atômicos normalmente trabalham medindo a frequência vibracional de átomos, como estrôncio ou césio, quando eles saltam entre diferentes níveis de energia. Cada átomo oscila naturalmente em frequência muito altas bilhões ou trilhões de vezes por segundo. Contar essas batidas regulares fornece uma medida altamente precisa de tempo. Atualmente, um relógio de césio define que em um segundo existem 9192631770 oscilações do átomo de césio.
No novo relógio, milhares de átomos de estrôncio em temperaturas extremamente frias são presas em uma coluna estreita por uma luz intensa de um laser. Para medir o tempo, o relógio bate esses átomos com a frequência correta de luz laser para fazer os átomos saltarem de níveis de energia. A versão anterior do relógio utilizava uma técnica similar, entretanto, agora, os pesquisadores melhoraram o projeto, eliminando erros de medição relacionados a uma fonte externa de radiação eletromagnética conhecida como radição de corpo negro, que é emitida por objetos opacos, em temperaturas constantes. A equipe colocou escudos de radiação em torno do dispositivo, bem como termômetros de platina dentro do tubo de vácuo do relógio, para levar mais em conta o calor EXTRA. Os pesquisadores também melhoraram os cálculos da quantidade de radiação que seria gerada.
O novo relógio também pode ser operado à temperatura ambiente, em oposição às temperaturas criogénicas utilizadas nas versões anteriores. “Este é realmente um dos pontos mais fortes da nossa abordagem, em que podemos operar o relógio em uma configuração simples e normal, mantendo a incerta mudança de radiação de corpo negro no mínimo”, disse Ye.
O novo relógio é tão preciso que pode detectar a relatividade em ação em escalas incrivelmente pequenas. Em um conceito chamado de dilatação gravitacional do tempo, este passa mais rápido em campos gravitacionais mais fracos. Então, quanto maior a altitude na Terra, menor a gravidade – e mais rápida a passagem do tempo. O relógio é tão sensível que pode detectar esses efeitos mesmo em variações pequenas de altitude – como, por exemplo, quando se coloca um livro abaixo dele.
Se o relógio for aprimorado, poderá detalhadamente medir proporções da Terra. Detalhes sobre o relógio foram publicados no último dia 21 na revista Nature Communications.
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