Por que cientistas tentam desenvolver relógio nuclear ultrapreciso:1xbet 2024

Em um estudo recente que foi capa da revista científica Nature, Ye e uma equipe internacional1xbet 2024cientistas descrevem o primeiro protótipo deste tipo1xbet 2024relógio — e mostram que todos os componentes1xbet 2024que 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 desenvolvimento1xbet 2024um 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 sinais1xbet 2024elétrons que mudam seu estado1xbet 2024energia, 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, serviço1xbet 2024notícias1xbet 2024espanhol da BBC, a cientista colombiana Ana María Rey, física atômica teórica do NIST e professora da Universidade do Colorado1xbet 2024Boulder, especialista1xbet 2024relógios atômicos.

"Em um relógio1xbet 2024pêndulo 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 eletromagnética1xbet 2024luz que, normalmente, nos relógios atômicos ópticos é um laser, e o que conta as oscilações são os elétrons dos átomos.

"As oscilações1xbet 2024um 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 apenas1xbet 2024determinadas 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 nível1xbet 2024base para o nível1xbet 2024excitação."

"E como o laser tem um determinado número1xbet 2024oscilações1xbet 2024um determinado período1xbet 2024tempo, isso nos permite determinar uma maneira universal, uma medida1xbet 2024tempo."

É graças aos relógios atômicos que o tempo agora é sincronizado1xbet 2024todo o mundo com precisão1xbet 2024até pelo menos o décimo sexto dígito1xbet 2024computadores, telefones celulares e muitas outras tecnologias, como na área1xbet 2024pesquisa 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 ir1xbet 2024um 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 núcleo1xbet 2024um 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 composto1xbet 2024prótons 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 classe1xbet 2024átomos, o tório,1xbet 2024que a energia para excitação é muito menor do que as energias padrão encontradas no núcleo.

O núcleo só absorve energia1xbet 2024um laser1xbet 2024uma faixa1xbet 2024frequência muito pequena. E encontrar a frequência exata desse laser ultrapreciso para gerar a transição no núcleo é um esforço1xbet 2024décadas.

Rey ressalta que, embora essa transição tenha sido prevista na década1xbet 20241970, ela não foi encontrada porque era como "encontrar uma agulha1xbet 2024um 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 frequência1xbet 2024um salto1xbet 2024energia1xbet 2024núcleos1xbet 2024tório incorporados1xbet 2024um 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 estado1xbet 2024energia diferente", explica o cientista alemão Thorsten Schumm, pesquisador da Universidade1xbet 2024Tecnologia1xbet 2024Viena, 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 partir1xbet 2024agora 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 mais1xbet 2024cinco anos."

"Com este primeiro protótipo, demonstramos que o tório pode ser usado como cronômetro para medições1xbet 2024altíssima precisão. Só resta o trabalho1xbet 2024desenvolvimento 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, mas1xbet 2024maior 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 grande1xbet 2024núcleos1xbet 2024algum material portátil simples, como um cristal, sem prejudicar o desempenho."

Além1xbet 2024suas 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 difíceis1xbet 2024pesquisar — por isso, o relógio nuclear também vai funcionar como um sensor1xbet 2024algumas 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 mais1xbet 202480% 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 série1xbet 2024questões 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 estado1xbet 2024um núcleo1xbet 2024tório.

"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 muito1xbet 2024como seria fantástico se finalmente funcionasse. E realmente funcionou! Poucos pesquisadores têm o privilégio e a sorte1xbet 2024vivenciar 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 perguntas1xbet 2024aberto suficientes para toda uma geração1xbet 2024cientistas!", acrescentou o cientista da Universidade1xbet 2024Tecnologia1xbet 2024Viena.

Além disso, tanto o relógio atômico quanto o nuclear mostram como as pesquisas1xbet 2024física teórica podem acabar impactando a vida cotidiana1xbet 2024bilhões1xbet 2024pessoas.

"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 baseados1xbet 2024transistores. E os transistores existem porque entendemos a mecânica quântica. Entendemos, por exemplo, como os elétrons se movem1xbet 2024um metal, tudo isso requer um entendimento da mecânica quântica."

"A física teórica é aquela que oferece uma maneira1xbet 2024interpretar por que esse comportamento acontece, e faz previsões1xbet 2024novas 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 áreas1xbet 2024eletrônica, comunicações e transporte. Tudo isso se deve indiretamente à nossa compreensão da mecânica quântica."

"E os relógios nucleares podem oferecer outra maneira1xbet 2024entender 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 descobriu1xbet 2024vocação após um momento eureca durante a1xbet 2024primeira aula1xbet 2024física.

"Todos os números e conceitos na minha mente ganharam vida. Senti a beleza da física; ela rege nosso Universo, desde os movimentos dos elétrons dentro1xbet 2024um 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 da1xbet 2024área1xbet 2024estudo1xbet 2024seu trabalho atual com os relógios?

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

"Chego ao trabalho com a empolgação1xbet 2024poder tentar descobrir aspectos da física que possam nos dizer1xbet 2024uma 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 frequência1xbet 2024luz, como ele vai se comportar, o que vai acontecer?"

“Ser capaz1xbet 2024prever 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."