Relógio nuclear
Pela primeira vez, cientistas demonstraram elementos-chave de um relógio nuclear, um avanço que pode impulsionar a internet mais rápida e serviços de geolocalização mais confiáveis. A pesquisa, publicada hoje na revista Nature, mostra como os cientistas estão avançando na revolução da medição do tempo.
Atualmente, usamos relógios atômicos, que ajustam a luz de lasers para frequências que fazem os elétrons saltarem entre níveis de energia. Átomos, descritos como os “blocos básicos” da matéria, compõem esses relógios. Um relógio nuclear, no entanto, utiliza sinais do núcleo do átomo, chamado núcleo atômico.
Esse dispositivo hipotético se basearia em saltos de energia na região central do átomo, onde partículas como prótons e nêutrons estão altamente concentradas. A equipe de pesquisa usou um laser ultravioleta para medir a frequência de um salto de energia em um núcleo embutido em um cristal sólido.
O termo “frequência” refere-se à frequência com que um evento ocorre, geralmente, quantas vezes uma onda passa por um ponto específico. Os cientistas utilizaram uma ferramenta chamada “pente de frequência óptica” para contar o número de ciclos de ondas ultravioleta que contribuem para o salto de energia.
Embora a equipe ainda não tenha construído um relógio nuclear completo, já possuem toda a tecnologia essencial, e suas descobertas sozinhas têm implicações significativas para a nossa vida. Relógios nucleares seriam muito mais precisos do que os relógios atômicos atuais.
A luz laser necessária para excitar partículas no núcleo tem uma frequência muito maior, o que leva a uma medição de tempo mais precisa. Isso alteraria a forma como mantemos o tempo internacional oficial e impactaria tecnologias cotidianas, como sistemas GPS, bancos e sincronização da internet.
A precisão aumentada se deve à estrutura do núcleo. Comparado aos elétrons em relógios atômicos, os núcleos são muito menos sensíveis a distúrbios externos, como campos eletromagnéticos. Esse desenvolvimento poderia melhorar os sistemas de navegação, aumentar a velocidade da internet e fornecer conexões de rede mais estáveis.
No entanto, os cientistas ainda enfrentam desafios para construir relógios nucleares práticos. A maioria dos núcleos atômicos precisa ser atingida por uma forma de luz de alta frequência, conhecida como raio X coerente, que possui uma energia muito maior do que a tecnologia atual pode gerar.
Os cientistas focaram no tório-229, um isótopo de um metal radioativo cujo núcleo tem um salto de energia menor do que qualquer outro átomo conhecido, exigindo luz ultravioleta de baixa energia. Os pesquisadores conseguiram criar todas as partes essenciais de um relógio e descobriram que seu nível de precisão é 1 milhão de vezes maior que a medição anterior baseada em comprimento de onda.
A equipe comparou essa frequência com um dos relógios atômicos mais precisos do mundo, que usa átomos de estrôncio. Com isso, eles estabeleceram a primeira ligação direta entre uma transição nuclear e um relógio atômico, um passo crucial para integrar essa futura tecnologia nos sistemas de medição do tempo.
