Por que cientistas tentam desenvolver relógio nuclear ultrapreciso:aplicativo de aposta que da dinheiro no cadastro

Em um estudo recente que foi capa da revista científica Nature, Ye e uma equipe internacionalaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrocientistas descrevem o primeiro protótipo deste tipoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrorelógio — e mostram que todos os componentesaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroque necessita já são uma realidade.

Atualmente, os relógios atômicos são o padrão utilizado a nível mundial para medir o tempo.

Os relógios nucleares não só seriam ainda mais precisos do que os relógios atômicos, como também ajudariam os cientistas a explorar grandes mistérios do Universo, como a matéria escura.

Foram necessárias décadas para chegar a esse ponto no desenvolvimentoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum relógio nuclear.

Mas por que o avanço descrito na revista Nature é tão importante? E qual é a diferença entre um relógio atômico e um relógio nuclear?

O que é um relógio atômico — e como ele influencia seu dia a dia?

Os relógios atômicos registram sinaisaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroelétrons que mudam seu estadoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroenergia, o que é conhecido como "salto quântico".

"Qualquer relógio tem dois componentes: algo que faz tic-tac, como um pêndulo, e algo que conta essas oscilações", explica à BBC News Mundo, serviçoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastronotíciasaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroespanhol da BBC, a cientista colombiana Ana María Rey, física atômica teórica do NIST e professora da Universidade do Coloradoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroBoulder, especialistaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrorelógios atômicos.

"Em um relógioaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastropêndulo normal, você vê que o relógio tem o pêndulo e um mecanismo que move o pêndulo, e informa quantas vezes ele oscilou."

No caso do relógio atômico, acrescenta Rey, o que oscila (o equivalente ao pêndulo) é uma onda eletromagnéticaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroluz que, normalmente, nos relógios atômicos ópticos é um laser, e o que conta as oscilações são os elétrons dos átomos.

"As oscilaçõesaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum relógio atômico podem ser tão rápidas que nem sequer os dispositivos eletrônicos normais conseguem medi-las."

"Mas os elétrons, por outro lado, por absorverem energia apenasaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrodeterminadas frequências, são o que nos permite determinar quando a frequência do laser é exatamente a frequência do elétron, porque quando isso acontece, o elétron faz uma transição do nívelaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrobase para o nívelaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroexcitação."

"E como o laser tem um determinado númeroaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrooscilaçõesaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum determinado períodoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrotempo, isso nos permite determinar uma maneira universal, uma medidaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrotempo."

É graças aos relógios atômicos que o tempo agora é sincronizadoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrotodo o mundo com precisãoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroaté pelo menos o décimo sexto dígitoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrocomputadores, telefones celulares e muitas outras tecnologias, como na áreaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastropesquisa espacial.

"Em geral, todas as medidas que temos dependem da medida do tempo. Por exemplo, a medida da distância se baseia no fato que sabemos a velocidade da luz."

Os relógios atômicos estão "em tudo", diz Rey.

"Nos satélites que controlam o GPS, por exemplo. Quando olhamos para o nosso GPS, e pedimos instruções sobre como iraplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum lugar para outro, dependemos dos relógios atômicos que estão nesses satélites."

Como funciona um relógio nuclear

No caso do relógio nuclear, não são usados os sinais dos elétrons — mas, sim, do núcleoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum átomo.

"Como já dissemos, o relógio atômico excita os elétrons do átomo. No entanto, o átomo não tem apenas elétrons, ele também tem o núcleo, que é compostoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroprótons e nêutrons, e esses estados do núcleo também podem se excitar", explica Rey.

"O problema é que essas excitações exigem uma energia muito alta, mas foi descoberta uma determinada classeaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroátomos, o tório,aplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroque a energia para excitação é muito menor do que as energias padrão encontradas no núcleo.

O núcleo só absorve energiaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum laseraplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrouma faixaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrofrequência muito pequena. E encontrar a frequência exata desse laser ultrapreciso para gerar a transição no núcleo é um esforçoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrodécadas.

Rey ressalta que, embora essa transição tenha sido prevista na décadaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastro1970, ela não foi encontrada porque era como "encontrar uma agulhaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum palheiro".

O que os cientistas do estudo publicado na revista Nature conseguiram agora foi usar um laser ultravioleta especialmente desenvolvido para medir com precisão a frequênciaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum saltoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroenergiaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastronúcleosaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrotório incorporadosaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum cristal sólido.

"O relógio nuclear usa um salto quântico dentro do núcleo atômico, que é, inclusive, um fator 1.000 vezes menor do que o próprio átomo. Nosso trabalho mostrou pela primeira vez que isso é possível. Neste caso, é um nêutron que salta para um estadoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroenergia diferente", explica o cientista alemão Thorsten Schumm, pesquisador da Universidadeaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroTecnologiaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroViena, um dos autores do estudo, à BBC News Mundo.

Schumm acredita que o relógio nuclear vai ser uma realidade num futuro próximo.

"Acho que a partiraplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroagora as coisas vão avançar muito rápido. Em um ano, já vimos um progresso incrível, e posso prometer que mais coisas maravilhosas estão por vir."

"O que é mais necessário é um desenvolvimento na parte do laser... Eu diria que não vai levar maisaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrocinco anos."

"Com este primeiro protótipo, demonstramos que o tório pode ser usado como cronômetro para mediçõesaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroaltíssima precisão. Só resta o trabalhoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrodesenvolvimento técnico, sem grandes obstáculos a serem superados."

Uma nova janela para o Universo

Embora o relógio nuclear seja ainda mais preciso do que o relógio atômico, Schumm explica que "a vantagem do relógio nuclear não é tanto seu melhor desempenho, masaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastromaior estabilidade".

"Como o núcleo é tão pequeno, e as forças nucleares envolvidas são enormes, as perturbações externas, como a temperatura ou os campos magnéticos, não o afetam realmente. Por isso, é um relógio muito mais robusto."

"Você pode até mesmo incorporar um número muito grandeaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastronúcleosaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroalgum material portátil simples, como um cristal, sem prejudicar o desempenho."

Alémaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrosuas aplicações tecnológicas, algo que deixa os cientistas especialmente entusiasmados é que os relógios nucleares vão abrir uma nova janela para o estudo do Universo.

"O relógio nuclear é insensível a forças externas, mas é muito sensível a forças internas que atuam dentro do núcleo. São forças eletromagnéticas, mas também forças nucleares, que mantêm o núcleo unido. Estas últimas, especialmente, são muito difíceisaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastropesquisar — por isso, o relógio nuclear também vai funcionar como um sensoraplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroalgumas das forças fundamentais da natureza", diz Schumm.

Mas que questões vão poder ser exploradas com um relógio nuclear?

"Há muitos aspectos do Universo que ainda não entendemos", diz Rey.

"Por exemplo, sabemos que maisaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastro80% dos componentes do Universo não são matéria normal — mas, sim, matéria escura, que não entendemos. E é possível que, ao operar um relógio nuclear que seja bastante sensível a muitos efeitos aos quais os relógios atômicos normais não são sensíveis, possamos ter uma chave para entender qual é a origem dessa matéria escura."

Os relógios nucleares também vão poder ser comparados com os relógios atômicos — e isso vai permitir estudar se as constantes da natureza que são consideradas universais, como a velocidade da luz, são realmente invariáveis no tempo e no espaço.

"Uma sérieaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroquestões que não sabemos por enquanto", acrescenta Rey.

"Por isso, é uma janela para pesquisas futuras que vão nos permitir descobrir mais sobre o Universo. Sempre que isso acontece, temos desenvolvimentos tecnológicos melhores."

'Senti a beleza da física'

Schumm descreveu à BBC News Mundo como foi a sensação ao chegar à frequência precisa para alterar o estadoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum núcleoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrotório.

"É simplesmente incrível! A maior parte do nosso tempo é gasta construindo coisas e consertando componentes que estão defeituosos, então, há pouco (ou nenhum) progresso, e pensamos muitoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrocomo seria fantástico se finalmente funcionasse. E realmente funcionou! Poucos pesquisadores têm o privilégio e a sorteaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrovivenciar esse momento , e agradeço à minha equipe e colaboradores por terem persistido por tanto tempo."

"Agora podemos pegar muitas das ferramentas poderosas que foram desenvolvidas na física atômica e na óptica quântica e transferi-las para a física nuclear — eu diria que há perguntasaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroaberto suficientes para toda uma geraçãoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrocientistas!", acrescentou o cientista da Universidadeaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroTecnologiaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroViena.

Além disso, tanto o relógio atômico quanto o nuclear mostram como as pesquisasaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrofísica teórica podem acabar impactando a vida cotidianaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrobilhõesaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastropessoas.

"Em geral, a física teórica cria os modelos que permitem os experimentos para tentar entender como nosso Universo se comporta", diz Ana María Rey.

"Todos os computadores, por exemplo, são baseadosaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrotransistores. E os transistores existem porque entendemos a mecânica quântica. Entendemos, por exemplo, como os elétrons se movemaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum metal, tudo isso requer um entendimento da mecânica quântica."

"A física teórica é aquela que oferece uma maneiraaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrointerpretar por que esse comportamento acontece, e faz previsõesaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastronovas maneiras como a natureza pode se comportar. E é essa interação entre as previsões feitas pela física teórica e os experimentos que leva a descobertas que promovem o avanço da tecnologia no dia a dia, nas áreasaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroeletrônica, comunicações e transporte. Tudo isso se deve indiretamente à nossa compreensão da mecânica quântica."

"E os relógios nucleares podem oferecer outra maneiraaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroentender a mecânica quântica que não temos no momento."

Em entrevista à Optica, sociedade americana que promove o avanço deste campo científico, Ana María Rey lembrou que descobriuaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrovocação após um momento eureca durante aaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroprimeira aulaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrofísica.

"Todos os números e conceitos na minha mente ganharam vida. Senti a beleza da física; ela rege nosso Universo, desde os movimentos dos elétrons dentroaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroum átomo até o comportamento dos buracos negros."

"Era um quebra-cabeça que poderia nos contar tudo sobre o mundo, e fiquei fascinada por poder resolvê-lo."

Será que Rey ainda sente a beleza daaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroáreaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroestudoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroseu trabalho atual com os relógios?

"Claro, todos os dias", diz ela à BBC News Mundo.

"Chego ao trabalho com a empolgaçãoaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastropoder tentar descobrir aspectos da física que possam nos dizeraplicativo de aposta que da dinheiro no cadastrouma equação como o Universo se comporta. Para mim, é algo fascinante. Como podemos descrever matematicamente o que acontecerá se aplicarmos essa coisa? Se iluminarmos um átomo com uma determinada frequênciaaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroluz, como ele vai se comportar, o que vai acontecer?"

“Ser capazaplicativo de aposta que da dinheiro no cadastroprever com um modelo matemático o que vai acontecer, é como mágica, e foi isso que me pareceu fantástico. Se eu puder com a minha teoria dizer ao experimentador, aplique isso, meça aquilo e você vai encontrar isso, é a melhor coisa que pode acontecer."