Os cientistas inventaram um novo relógio que marca o tempo com mais precisão do que qualquer outro relógio anterior.

O relógio é tão preciso que não ganhará ou perderá mais de um segundo em 14 bilhões de anos - aproximadamente a idade do cosmos. Sua taxa de tique-taque é tão estável que varia apenas 0,000000000000000032 por cento ao longo de um único dia.

Esse nível de exatidão não é realmente necessário para aqueles de nós que dependem de relógios para nos levar a uma consulta médica a tempo, ou para saber quando se encontrar com amigos.

Mas manter o tempo é apenas o começo. Este novo relógio é tão exato que poderia ser usado para detectar matéria escura, medir as ondas gravitacionais que ondulam pelo universo, e determinar a forma exata do campo gravitacional da Terra com uma precisão sem precedentes.

De fato, esses relógios hiperprecisos podem ajudar os cientistas a investigar melhor os mistérios do cosmos, especialistas disseram.

"Acontece que se você tiver todos esses dígitos de precisão para fazer uma medição, pode dar a você um microscópio para o nosso próprio universo, "disse o físico Andrew Ludlow, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia de Boulder, Colo. Ludlow liderou o trabalho que produziu o novo relógio, que foi descrito esta semana no jornal Natureza .

Desde 1960, o tempo foi medido pelos chamados relógios atômicos, que usam as oscilações naturais de um átomo de césio como um pêndulo. Pense nele como um relógio com um ponteiro que bate um pouco mais de 9 bilhões de vezes por segundo.

O relógio de rede óptica que Ludlow e seus colegas desenvolveram mede as oscilações muito mais rápidas de um átomo de itérbio. Seu pêndulo atômico oscila cerca de 10, 000 vezes mais rápido, a uma velocidade de 500 trilhões de vezes por segundo.

"O césio é um belo sistema atômico, mas atingimos os limites básicos de quão bom pode ser, "Ludlow disse." O itérbio pode quebrar o tempo em intervalos muito mais sutis, aumentando a precisão com a qual você pode medi-lo. "

Os relógios de rede óptica existem há apenas 15 anos, e eles ainda estão em estágio de desenvolvimento, Ludlow disse. Os cientistas continuam a mexer com eles, aumentando gradualmente sua precisão a cada novo ajuste.

A maioria das melhorias na última iteração se deve a um novo escudo térmico que o grupo de Ludlow desenvolveu há alguns anos. Ele protege os átomos de itérbio dos efeitos do calor e campos elétricos, que podem interferir em suas oscilações naturais.

"Queremos ter certeza de que, quando estivermos medindo a taxa de tique-taque do átomo, estamos medindo a taxa que a Mãe Natureza deu, e que não seja perturbado ou deslocado devido a um efeito ambiental, " ele disse.

Com tantas oscilações, o relógio de itérbio pode detectar mudanças no campo gravitacional de nosso planeta com precisão sem precedentes, Ludlow e seus co-autores escreveram na Nature.

Como prevê a teoria da relatividade geral de Einstein, o tempo se move de maneira diferente dependendo de onde você está no campo gravitacional.

Um relógio no topo de uma montanha alta - longe do centro da Terra - tiquetaquear um pouco mais rápido do que um relógio na base dessa mesma montanha.

Não é um erro mecânico. Na verdade, o tempo passa mais rápido no topo dessa montanha.

A maioria dos relógios não é precisa o suficiente para registrar essa diferença extremamente sutil. Afinal, Em 10 anos, dois relógios que são 1, A distância de 000 metros de altitude será diferente por apenas 31 milionésimos de segundo.

Os cientistas já demonstraram que é possível medir as diferenças no campo gravitacional da Terra comparando a taxa de tique de dois relógios de rede óptica em locais diferentes. Contudo, até agora, esses mesmos mapas gravimétricos poderiam ser feitos com a mesma precisão usando outros, técnicas mais baratas.

O novo relógio pode detectar mudanças em apenas 1 centímetro de elevação, uma medição muito mais precisa do que era possível anteriormente, Ludlow disse.

Além disso, sua equipe faz parte de uma colaboração internacional que está usando relógios hipersensíveis para tentar detectar matéria escura, as coisas misteriosas que se pensa serem cinco vezes mais abundantes no universo do que a matéria normal.

"Muito pouco se sabe sobre a matéria escura, mas a maioria das teorias prevê que ele interagiria com os átomos de uma forma que impactaria a taxa de execução do nosso relógio, " ele disse.

A equipe também está experimentando usar os relógios para procurar os mesmos tipos de ondas gravitacionais que foram observados pela primeira vez com o observatório LIGO, confirmando um aspecto importante da teoria da assinatura de Einstein.

Apesar da incrível precisão do novo relógio, a equipe ainda não atingiu o limite de suas capacidades. Mais ajustes já estão em andamento.

"O desempenho é diferente de tudo que já vimos antes, "Ludlow disse, "mas já temos algumas ideias sobre como queremos reconstruir as coisas que podem levar a melhorias ainda mais significativas."

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