Instituto desenvolve o relógio mais preciso e pontual do mundo
O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) desenvolveu o relógio mais preciso já criado, baseado em tecnologia atômica óptica com íons de alumínio. O equipamento mede o tempo com precisão de até 19 casas decimais, superando em 41% a precisão e sendo 2,6 vezes mais estável que o recordista anterior. O estudo foi publicado na Physical Review Letters.
Tecnologia e funcionamento
O novo relógio utiliza um único íon de alumínio, altamente estável e resistente a interferências ambientais, como variações de temperatura e campos magnéticos. Por ser difícil de manipular diretamente com lasers, ele é emparelhado a um íon de magnésio, que facilita o resfriamento e a leitura das vibrações do alumínio por meio de espectroscopia de lógica quântica.
Desafios superados
A construção envolveu diversos ajustes técnicos. Um deles foi a redução do “micromovimento excessivo” dos íons, causado por campos elétricos desequilibrados na armadilha onde eles são mantidos. A solução foi redesenhar a armadilha com pastilhas de diamante mais espessas e revestimentos de ouro aprimorados.
Outro desafio foi o vazamento de hidrogênio nas câmaras de vácuo, o que comprometia o tempo de operação do relógio. A equipe substituiu a estrutura de aço por titânio, diminuindo o hidrogênio residual em 150 vezes e ampliando o tempo de uso contínuo de 30 minutos para vários dias.
Avanço com laser ultraestável
A precisão também foi aprimorada com o uso de um laser ultraestável fornecido pelo laboratório de Jun Ye, do NIST, antigo detentor do recorde com um relógio de estrôncio. Com o novo sistema de laser e o uso de pentes de frequência ópticos, foi possível sondar os íons por 1 segundo completo (antes, 150 milissegundos), reduzindo o tempo necessário para medições ultra precisas de três semanas para apenas 1,5 dia.
Impacto e aplicações
A inovação contribui para a redefinição do segundo no Sistema Internacional de Unidades e viabiliza novos experimentos em física fundamental, como testes geodésicos e a investigação de possíveis variações em constantes fundamentais da natureza.
“O objetivo agora é explorar novas arquiteturas, com mais íons e técnicas de entrelaçamento quântico, ampliando ainda mais nossas capacidades de medição”, afirma Willa Arthur-Dworschack, coautora do projeto.
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