Relógios atómicos ultragelados investigam efeitos quânticos no tempo
Cientistas desenvolveram relógios atómicos ultragelados altamente precisos que podem detectar como a física quântica influencia o fluxo do tempo. Ao resfriar átomos próximos ao zero absoluto, estes dispositivos visam medir variações sutis no tempo previstas pela teoria quântica. A pesquisa, publicada na Nature Communications, abre novas vias para testar a física fundamental.
Pesquisadores da Universidade de Warwick, liderados pelo físico Gavin Morley, criaram relógios atómicos ultragelados usando átomos de estrôncio resfriados a apenas alguns milionésimos de grau acima do zero absoluto. Estes relógios operam aprisionando os átomos em redes óticas e usando lasers para rastrear as suas vibrações, que servem como mecanismo de tique-taque. A precisão destes dispositivos supera os relógios atómicos tradicionais, permitindo potencialmente detectar flutuações quânticas no tempo que a física clássica não pode explicar.
O experimento envolve colocar dois desses relógios lado a lado para comparar as suas taxas ao longo de períodos prolongados. 'Se a mecânica quântica afeta o tempo, deveríamos ver uma pequena diferença entre os dois relógios', explicou Morley no estudo. A teoria quântica sugere que, em escalas microscópicas, o tempo pode não fluir uniformemente devido a efeitos como sobreposição e entrelaçamento, um fenómeno não testado até agora.
Este trabalho baseia-se em avanços anteriores em relógios de rede ótica, demonstrados pela primeira vez no início dos anos 2000. A iteração mais recente, detalhada num artigo publicado a 16 de outubro de 2024 na Nature Communications, atinge estabilidade na ordem de 10^-18, o que significa que não ganharia nem perderia um segundo ao longo da idade do universo. Ao isolar efeitos quânticos do ruído ambiental, os relógios podem revelar discrepâncias previstas por teorias que tentam unificar a mecânica quântica com a relatividade geral.
As implicações estendem-se à pesquisa em gravidade quântica e tecnologias GPS melhoradas, onde até erros de tempo minúsculos podem acumular-se. No entanto, persistem desafios, incluindo a escalabilidade do experimento para detectar variações previstas tão pequenas quanto 10^-20 segundos. A equipa planeia mais refinamentos para ultrapassar estes limites, potencialmente remodelando a nossa compreensão do tempo ao nível quântico.
Nenhum experimento anterior sondou diretamente a dilatação temporal quântica desta forma, tornando isto um esforço pioneiro na física experimental.