A cronometragem é uma das técnicas mais utilizadas para a medição de um determinado período de tempo relativo. Agora, parece que essa ciência está prestes a mudar com o aprimoramento dos relógios atômicos ópticos, uma tecnologia muito mais precisa se comparada aos relógios de césio. Ela poderia, na prática, beneficiar a engenharia de navegação espacial, mas também validar para a ciência teorias fundamentais da física, como a teoria de Einstein sobre a relatividade. Continue lendo este artigo do Engenharia 360 para entender o caso!

Os limites da relatividade e a teoria de Einstein

No século passado, conhecemos a teoria de Einstein (Albert Einstein, físico teórico alemão) sobre a relatividade. Ela define a relação entre espaço e tempo - algo que seria então relativo e não estático - e é empregada em vários estudos científicos, como dos corpos que se movimentam ou fenômenos que acontecem a velocidades próximas à velocidade da luz do vácuo.

Neste contexto, os relógios desempenham um papel fundamental na demonstração da aplicação dessa teoria, destacando o como o conceito de espaço e tempo é moldado pelo universo físico que habitamos. Porém, há algumas questões que precisamos atentar!

Se considerarmos apenas a dilatação do tempo, podemos dizer que os relógios parecem se mover mais lentamente em relação a um observador estacionário. Ou se analisarmos a curva espaço-tempo, os relógios teriam seu funcionamento impactado pela gravidade - quanto mais próximos a uma estrela massiva, girando mais devagar. Acontece que, para sistemas que utilizamos em nosso dia a dia, como os GPS, não podemos ficar a mercê dessas alterações; é preciso buscar uma solução mais precisa.

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A precisão dos relógios atômicos ópticos

No presente, dispositivos ultra precisos podem redefinir enfim nossa compreensão do espaço e do tempo. Especialmente os relógios atômicos ópticos abrem um caminho para novos testes da teoria de Einstein (E = mc²), aprimorando-a a um nível de detalhamento nunca antes visto - inclusive possibilitando a validação ou refutação de hipóteses até então inimagináveis.

Esses relógios empregam uma rede complexa de lasers para aprisionar e analisar dezenas de milhares de átomos de estrôncio (quimicamente reativos e que podem formar uma variedade de compostos). Por isso, podem apresentar uma precisão inigualável, com um erro de apenas 8,1 partes por décimo de bilionésimo de bilionésimo.

Aplicações na Ciência e Engenharia

• O primeiro benefício dos relógios atômicos ópticos para ciência e engenharia é que eles podem ajudar a detectar efeitos microscópicos previstos pela relatividade geral de Einstein, que costumam impactar a física experimental.
• Na navegação por satélite, esses relógios permitem GPS mais precisos, com posicionamento milimétrico e confiabilidade aprimorada, mesmo em áreas remotas ou com sinal fraco - realidade comum para agricultores, por exemplo.
• No setor espacial, a precisão do tempo permitirá a realização com sucesso de missões espaciais mais complexas e ambiciosas, como o pouso de naves em Marte com segurança.
• E para a computação quântica, esses relógios oferecem melhor referência de tempo, necessária para sincronizações, possibilitando a realização de simulações complexas e o desenvolvimento de novas tecnologias inovadoras.

Recentemente, os cientistas do Instituto Conjunto do Laboratório de Astrofísica e Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, além da Universidade do Colorado Boulder desenvolveram o último modelo de relógio atômico mais preciso do mundo, que deve proporcionar novas descobertas científicas, incluindo sobre o Sistema Solar. Aguardemos os próximos capítulos desta história!

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Fontes: Olhar Digital.

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Eduardo Mikail

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