Um relógio baseado no núcleo do átomo conseguiu se estabilizar sozinho e deu um passo que relógios atômicos comuns não conseguem copiar

O que você vai ver

•  Em que esse relógio é diferente de um relógio atômico comum.
•  Como o relógio consegue se corrigir sozinho sem ajuda externa.
•  Qual foi a precisão alcançada no protótipo testado.
•  Por que núcleos atômicos podem permitir mais precisão do que elétrons.
•  Que etapas a equipe já cumpriu até chegar a esse resultado.

Pesquisadores da Universidade Técnica de Viena, em parceria com o instituto alemão PTB Braunschweig, demonstraram um relógio nuclear capaz de se estabilizar sozinho, avanço que relógios atômicos convencionais, baseados em elétrons, ainda não conseguem reproduzir.

Em que esse relógio é diferente?

Em vez de depender de transições eletrônicas, como fazem os relógios atômicos comuns, o novo protótipo usa uma transição no núcleo do tório-229, elemento cujos dois estados nucleares relevantes estão tão próximos em energia que um laser é capaz de provocar a transição diretamente, algo que não acontece com a maioria dos núcleos atômicos conhecidos.

Como o relógio se corrige sozinho?

Os núcleos de tório só absorvem luz na frequência exata da transição; quando o laser se desvia dessa frequência, a absorção cai, e um sistema de realimentação ajusta automaticamente o laser de volta ao ponto certo, mecanismo que permitiu ao relógio se manter estável sozinho, sem depender de um relógio atômico convencional, por mais de 24 horas seguidas.

Qual foi a precisão alcançada?

No teste de um dia de duração, o protótipo atingiu uma precisão relativa de cerca de 10⁻¹⁵, equivalente a um erro de aproximadamente um segundo a cada 30 milhões de anos, resultado que, segundo os próprios pesquisadores, ainda não supera os relógios atômicos ópticos mais avançados do mundo, que continuam sendo a referência de precisão da área.

Por que núcleos permitem mais precisão?

Núcleos atômicos são mais de 10 mil vezes menores que átomos inteiros e sofrem muito menos interferência de perturbações externas, como campos elétricos e magnéticos do ambiente, características que tornam, ao menos em teoria, um relógio baseado em núcleos potencialmente mais preciso do que qualquer relógio baseado apenas em elétrons.

Que etapas a equipe já cumpriu?

Os pesquisadores, liderados por Thorsten Schumm em Viena e Ekkehard Peik no PTB Braunschweig, já haviam demonstrado a excitação a laser do núcleo de tório em abril de 2024 e conseguido ligar o sistema a um relógio atômico óptico convencional ainda no mesmo ano, passos que culminaram agora na autoestabilização, com planos de usar lasers mais potentes e cristais de tório de qualidade ainda maior para melhorar a precisão nos próximos testes.

Avanços tecnológicos que miram precisão cada vez maior em medições fundamentais também aparecem na reportagem sobre a correção histórica que recalculou em sete anos a data de uma tempestade solar.

Mais detalhes sobre a pesquisa estão disponíveis na reportagem original do ScienceDaily.

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