Descoberto segredo para reduzir perda de tempo em relógio atômico

Um relógio atômico é uma máquina que mede a passagem do tempo, mas de uma maneira diferente: usando átomos. O resultado é uma precisão extrema, aplicada em áreas da ciência e da quântica, e nunca perde a contagem.

Há um porém: o processo de medição do tempo por parte de cientistas resulta na degradação de alguns dos átomos, que precisam ser substituídos. É durante o processo de substituição que um pouco da contagem se perde. Agora, pesquisadores descobriram o segredo para superar essa limitação.

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Relógio atômico

Primeiro, vamos à explicação de como um relógio atômico funciona. Como explicou o Science Alert, esses dispositivos usam algum tipo de átomo e o submetem a condições extremas de calor e pressão para medir suas oscilações. É através das oscilações que se mede o tempo.

No caso do átomo de estrôncio, funciona assim:

• Os átomos são produzidos em um forno quente, que transforma o elemento sólido em vapor;
• Depois, os átomos são ejetados do forno, desacelerados e resfriados até uma temperatura de -273ºC em uma câmara de vácuo;
• Essa câmara contém dois espelhos que refletem os padrões de luz para trás e para frente;
• Nisso, os átomos dentro da câmara ficam completamente imóveis devido ao frio, o que permite registrar as oscilações usando os espelhos.

No caso do relógio atômico de estrôncio, ele pode funcionar por 40 bilhões de anos sem desgastar e perder nenhum tempo, conferindo uma precisão extrema.

Essa característica é usada em áreas da ciência e da física, como a quântica e em testes de relatividade.

Ilustração do funcionamento da câmara do relógio atômico (Imagem: Nature Communications/Reprodução)

Como fazer o relógio não desgastar

O problema do relógio atômico é que, para realizar a medicação do tempo, são usados lasers que aquecem os átomos. Nesse processo, eles escapam e precisam ser substituídos. Durante a substituição por novos átomos, o relógio perde um pouco de tempo.

Segundo o físico Eliot Bohr, o objetivo é superar essa limitação para que os átomos não precisem ser substituídos com tanta frequência e menos tempo se perca.

Então, ele e sua equipe recorreram à super-radiância, fenômeno no qual um grupo de átomos em excitação sincroniza a separação de suas cargas e, coletivamente, emite um pulso de luz curto tão bem alinhado que pode ser medido com grande precisão.

Os espelhos já fazem com que os átomos se comportem de forma única e, usando a coletividade, eles permitem a medicação do tempo de forma muito precisa. Como explicou Bohr, esse método aquece minimamente os átomos, diminuindo a degradação e, consequentemente, a necessidade de substituição.

(Imagem: Eliot Bohr/Reprodução)

Vantagens da nova técnica para o relógio atômico

Por enquanto, o uso da super-radiância está em fase de prova conceito, com o artigo já publicado na Nature Communications.

Porém, os pesquisadores já vem suas vantagens, com aplicações para tornar medições quânticas, por exemplo, mais precisas.

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Fonte: https://olhardigital.com.br/2024/04/26/ciencia-e-espaco/descoberto-segredo-para-reduzir-perda-de-tempo-em-relogio-atomico/