Física
Primeiro relógio nuclear autónomo funciona em Viena: erra um segundo em cerca de 30 milhões de anos
Investigadores da Universidade Técnica de Viena e do instituto alemão de metrologia PTB puseram a funcionar o primeiro relógio que usa núcleos de tório para se manter certo sozinho. Ainda não bate os melhores relógios atómicos, mas a equipa diz que o método pode ir muito mais longe.
Uma equipa da Universidade Técnica de Viena (TU Wien), na Áustria, com investigadores do PTB, o instituto nacional de metrologia da Alemanha, pôs a funcionar o primeiro relógio nuclear capaz de se manter estável por si próprio. O trabalho foi publicado na revista Nature a 7 de outubro e, segundo a universidade, o protótipo funcionou mais de 24 horas seguidas sem qualquer intervenção. Na mesma edição, uma equipa da China descreveu outro relógio nuclear, o segundo do mundo.
Os relógios mais precisos que existem hoje são atómicos: medem o tempo a partir dos saltos de energia dos eletrões dos átomos. Num relógio nuclear, a referência passa a ser o próprio núcleo do átomo. Como os núcleos são mais de dez mil vezes mais pequenos do que os átomos, reagem muito menos a perturbações externas, o que, em teoria, permite medir o tempo com uma precisão maior.
Porquê o tório
A maior parte dos núcleos atómicos só muda de estado com quantidades enormes de energia. O tório é uma exceção: tem dois estados de energia muito próximos, o que torna possível fazer o núcleo saltar de um para o outro com luz laser. Foi a mesma equipa de Viena, com o grupo do PTB, que em abril de 2024 conseguiu pela primeira vez provocar essa transição com um laser. No outono desse ano mostrou que ela podia servir para medir o tempo, mas o sistema ainda dependia de um relógio atómico convencional.
O novo protótipo dispensa essa ajuda. O coração do relógio é um cristal com átomos de tório, fabricado na TU Wien, iluminado por um laser. Os núcleos só absorvem a luz quando a frequência do laser é exatamente a certa; se ela se desvia um pouco, a absorção cai e o sistema corrige o laser de forma automática. É este circuito de correção que mantém o relógio a contar ao mesmo ritmo, mesmo com variações de temperatura.
Ainda longe do recorde
A precisão medida ao longo de um dia ronda 10 elevado a menos 15, o que corresponde a errar cerca de um segundo em 30 milhões de anos. Thorsten Schumm, que lidera a equipa da TU Wien, reconhece que o valor ainda não chega ao nível dos melhores relógios atómicos óticos do mundo, mas considera-o "fantástico" para um primeiro protótipo. Os próximos passos passam por lasers mais potentes e cristais de tório de melhor qualidade.
Num comentário publicado na Nature, o investigador japonês Akio Kawasaki chama a estes resultados um marco na metrologia e nota que o relógio de Viena mostra potencial para detetar uma possível forma de matéria escura. Segundo a TU Wien, medir o tempo com mais rigor também permite medir outras grandezas físicas com uma precisão que hoje não está ao alcance dos instrumentos.
