Pesquisadores propõem usar pequenas 'rodas-gigantes' feitas de luz laser para confinar e rotacionar átomos ou moléculas extremamente frios, testando potencialmente a teoria da relatividade de Einstein em escalas quânticas. Este método visa observar efeitos de dilatação temporal em partículas ultrafrias, onde propriedades quânticas podem ser manipuladas com precisão. A abordagem se baseia em trabalhos anteriores e pode revelar efeitos inesperados em um cenário inexplorado.
As teorias da relatividade especial e geral de Albert Einstein, formuladas no início dos anos 1900, mostraram que o tempo pode se dilatar para relógios em movimento ou acelerados, fazendo com que eles tiquetaqueiem mais devagar do que os estacionários. Embora esses efeitos tenham sido observados em objetos grandes, Vassilis Lembessis na Universidade King Saud, na Arábia Saudita, e seus colegas desenvolveram uma maneira de testá-los em escalas atômicas usando átomos e moléculas ultrafrios.
A proposta envolve criar 'rodas-gigantes ópticas' com feixes de laser para confinar e rotacionar partículas em forma cilíndrica. Isso se baseia em um método de 2007 desenvolvido por Lembessis e colegas para ajustar lasers e controlar o movimento atômico. No reino ultrafrio —apenas alguns milionésimos de grau acima do zero absoluto— propriedades quânticas e movimento de partículas podem ser manipuladas com precisão usando lasers e campos eletromagnéticos.
Cálculos indicam que moléculas de nitrogênio são candidatas adequadas. Ao tratar o movimento de elétrons dentro delas como tiques de um relógio interno, os pesquisadores poderiam detectar mudanças na frequência de tiques tão pequenas quanto uma parte em 10 quatrilhões, revelando dilatação temporal rotacional. Ajustar o foco do laser permitiria controlar o tamanho da roda-gigante para testar várias rotações.
Patrik Öhberg na Universidade Heriot-Watt, no Reino Unido, elogiou a ideia: “É importante verificar e confirmar nossa compreensão dos fenômenos físicos na natureza. É quando recebemos uma surpresa, algo inesperado, que precisamos revisar nossa compreensão e ganhar uma compreensão mais profunda do universo. Este trabalho sugere uma forma alternativa de verificar sistemas relativísticos com algumas vantagens claras em comparação com configurações mecânicas.”
Aidan Arnold na Universidade de Strathclyde acrescentou que a configuração evita a necessidade de velocidades impraticavelmente altas: “Com a incrível precisão dos relógios atômicos… a mudança de tempo 'sentida' pelos átomos da roda-gigante deve ser perceptível. Além disso, como os átomos acelerados não viajam muito longe, haveria tempo suficiente para medir essa mudança.”
Experimentos com rodas-gigantes ópticas permanecem raros, abrindo possibilidades para sondar a 'hipótese do relógio' em contextos quânticos. Desafios incluem impedir que as partículas aqueçam durante a rotação. Os achados aparecem em Physical Review A (DOI: 10.1103/5m6c-hfqt).