Os melhores cronometristas da atualidade—relógios atômicos—trabalhe as vibrações quânticas de um átomo, especificamente seus elétrons. Mas os físicos há muito que sonham com relógios ainda melhores, que funcionem com núcleos atómicos, que sejam menos sensíveis às perturbações ambientais. De acordo com uma nova pesquisa, esse sonho poderá em breve se tornar realidade.
Na semana passada, duas equipas independentes baseadas na Europa e na China relataram o primeiro conjunto de resultados de experiências utilizando um relógio de núcleos atómicos baseado em cristais de fluoreto de cálcio contendo tório-229. Ambos os artigos, que ainda não foram revisados por pares, estão disponíveis como pré-impressão no arXiv. Na experiência europeia, os investigadores comparado quão bem o relógio se saiu em relação aos principais relógios atômicos envolvidos na busca por matéria escura. A seleção chinesa, por outro lado, demonstrado a operação do relógio para comparar seu desempenho com relógios atômicos.
“Estes resultados estabelecem uma plataforma de estado sólido para relógios nucleares compactos, detecção quântica nuclear e testes de precisão da física elementary”, escreveu a equipa europeia no seu artigo.
Cronometragem avançada
De acordo com um coluna pelos físicos Eric Hudson e Andrei Derevianko, os relógios ultraprecisos são “mais do que curiosidades científicas”, pois são vitais para uma navegação tranquila, comunicações e cronometragem internacional. Hudson e Derevianko, da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e da Universidade de Nevada, Reno, respectivamente, contribuíram para pesquisar de dezembro passado que demonstrou o potencial do tório-229 em relógios de núcleos atômicos.
Nos relógios atômicos, os cientistas disparam e excitam os elétrons de um átomo para empurrá-los de um nível de energia para outro. Essa absorção “acontece numa frequência extremamente precisa”, explicaram eles, acrescentando que estes padrões são “definidos pelas leis da física” e dão ao mundo um padrão bastante consistente para manter o tempo.
Enquanto isso, um núcleo é 10.000 vezes menor que um átomo e menos propenso a perturbações de temperatura, campos elétricos e outras perturbações ambientais, escreveram a dupla – daí o interesse de longa knowledge dos físicos em relógios de núcleo atômico.
Um conceito ganha vida
O desafio, então, period encontrar um átomo que os cientistas pudessem manipular de forma mais eficaz. Por exemplo, deveria responder ao laser que os cientistas usam para acionar os “tiques”, por assim dizer, para indicar as horas. Nesse sentido, o tório-229 foi um “caso excepcionalmente raro” em que apresenta dois estados diferentes, que os cientistas podem induzir usando lasers para excitar o núcleo de um estado para outro, explicaram Hudson e Derevianko.
O último par de artigos baseia-se em seu trabalho, entre muitos outros das últimas duas décadas. É importante ressaltar que as demonstrações recentes implementam um ciclo de suggestions que estabiliza as operações do relógio. Isto representa uma melhoria em relação ao trabalho da própria equipa europeia desde 2024 e 2025.
“Este foi o último passo que faltava antes de chamá-lo de relógio actual”, disse Lars von der Wense, físico da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha. Notícias científicas. Com as futuras melhorias na tecnologia de laser e cristal, os relógios nucleares deverão avançar rapidamente, acrescentou von der Wense, que não esteve envolvido em nenhum dos trabalhos.
Na fronteira da física
Deixando de lado os benefícios práticos dos relógios nucleares, os investigadores acreditam que poderiam testar as restrições fundamentais da natureza e da nova física, de acordo com Hudson e Derevianko. E, de facto, foi isso que a equipa europeia se propôs imediatamente a fazer com a sua mais recente iteração de um relógio nuclear. A última metade do artigo descreve quão bem o relógio se saiu na avaliação das restrições para a matéria escura ultraleve – uma forma hipotética de matéria que poderia explicar um monte de mistérios cósmicos.
Ao Science Information, Thorsten Schumm, físico da TU Wien, na Áustria, da equipe europeia, relatou que o relógio nuclear já superava todos os relógios atômicos em certos tipos de medições. Dito isto, a tecnologia ainda está nos seus primeiros estágios, acrescentou. Mas parece que os relógios nucleares começaram bem.
