A teoria da relatividade geral de Einstein sustenta que um corpo massivo como a Terra curva o espaço-tempo, fazendo com que o tempo diminua à medida que você se aproxima do objeto – então uma pessoa no topo de uma montanha envelhece um pouco mais rápido do que alguém no nível do mar.
Cientistas dos EUA agora confirmaram a teoria na menor escala de todos os tempos, demonstrando que os relógios marcam ritmos diferentes quando separados por frações de milímetro.

Jun Ye, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade do Colorado Boulder, disse à AFP que seu novo relógio é "de longe" o mais preciso já construído - e pode abrir caminho para novas descobertas em mecânica quântica, o livro de regras para o mundo subatômico.

Ye e seus colegas publicaram suas descobertas na quarta-feira na prestigiosa revista Nature , descrevendo os avanços de engenharia que lhes permitiram construir um dispositivo 50 vezes mais preciso do que os melhores relógios atômicos de hoje.

Não foi até a invenção dos relógios atômicos - que marcam o tempo detectando a transição entre dois estados de energia dentro de um átomo exposto a uma determinada frequência - que os cientistas puderam provar a teoria de 1915 de Albert Einstein.

Os primeiros experimentos incluíram a Gravity Probe A de 1976, que envolveu uma espaçonave a 10.000 quilômetros acima da superfície da Terra e mostrou que um relógio de bordo era mais rápido que um equivalente na Terra em um segundo a cada 73 anos.

Desde então, os relógios tornaram-se cada vez mais precisos e, portanto, mais capazes de detectar os efeitos da relatividade.

Em 2010, os cientistas do NIST observaram o tempo se movendo em taxas diferentes quando seu relógio foi movido 33 centímetros mais alto.

Teoria de tudo

O principal avanço de Ye foi trabalhar com teias de luz, conhecidas como treliças ópticas, para prender átomos em arranjos ordenados. Isso é para impedir que os átomos caiam devido à gravidade ou se movam, resultando em perda de precisão.

Dentro do novo relógio de Ye há 100.000 átomos de estrôncio, em camadas uns sobre os outros como uma pilha de panquecas, no total com cerca de um milímetro de altura.

O relógio é tão preciso que, quando os cientistas dividiram a pilha em duas, puderam detectar diferenças de tempo nas metades superior e inferior.

Nesse nível de precisão, os relógios atuam essencialmente como sensores.

"Espaço e tempo estão conectados", disse Ye. "E com a medição do tempo tão precisa, você pode realmente ver como o espaço está mudando em tempo real - a Terra é um corpo vivo e vivo."

Esses relógios espalhados por uma região vulcanicamente ativa podem dizer aos geólogos a diferença entre rocha sólida e lava, ajudando a prever erupções.

Ou, por exemplo, estude como o aquecimento global está causando o derretimento das geleiras e o aumento dos oceanos.

O que mais excita Ye, no entanto, é como os relógios futuros podem inaugurar um reino completamente novo da física.

O relógio atual pode detectar diferenças de tempo em 200 mícrons – mas se isso fosse reduzido para 20 mícrons, poderia começar a sondar o mundo quântico, ajudando a superar as disparidades na teoria.

Embora a relatividade explique lindamente como objetos grandes como planetas e galáxias se comportam, ela é notoriamente incompatível com a mecânica quântica, que lida com os muito pequenos.

De acordo com a teoria quântica, cada partícula também é uma onda – e pode ocupar vários lugares ao mesmo tempo, algo conhecido como superposição. Mas não está claro como um objeto em dois lugares ao mesmo tempo distorceria o espaço-tempo, de acordo com a teoria de Einstein.

A interseção dos dois campos, portanto, levaria a física um passo mais perto de uma "teoria de tudo" unificadora que explica todos os fenômenos físicos do cosmos.