Relógios superprecisos medem dilatação do tempo em laboratório

Efeito constatado a uma diferença de altura de 33 centímetros acumula 0,1 microssegundo em 100 anos

Carlos Orsi, estadão.com.br

23 Setembro 2010 | 15h00

A Teoria da Relatividade faz previsões que desafiam o senso comum, como a de que o tempo passa mais depressa em lugares mais elevados, e mais devagar quanto mais depressa um objeto estiver se movendo. O efeito está por trás do chamado "paradoxo dos gêmeos", em que um irmão que faz uma longa viagem pelo espaço, a uma velocidade próxima à da luz, retorna à Terra mais jovem do que o irmão que ficou para trás, embora ambos tenham nascido no mesmo dia.

 

Essas diferenças no ritmo do tempo, no entanto, são tão pequenas que, até hoje, só foram constatadas na prática em altas velocidades e a grandes diferenças de altitude. Mas, na edição desta semana da revista Science, pesquisadores anunciam ter conseguido medir a diferença no ritmo do tempo entre dois relógios separados por uma altitude de 33 centímetros, e também a uma velocidade de 10 metros por segundo, ou 36 km/h.

 

No caso dos 33 centímetros, o relógio mais elevado adiantou-se um intervalo de tempo que, se fosse acumulado ao longo de 100 anos, geraria um avanço total de 0,1 microssegundo.

 

Mas isso não significa, necessariamente, que uma pessoa mais alta pense mais depressa que outra mais baixa, ainda que por uma fração ínfima de segundo, adverte o cientista James Chin-wen Chou, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (Nist, na sigla em inglês) dos EUA. Chou é um dos autores do trabalho na Science.

 

"Se você presumir que cada pessoa tem um número fixo de pensamentos durante a vida, digamos, de 70 anos, não faz diferença se ela é alta ou baixa, porque sua vida como um todo sofre o mesmo efeito de dilatação do tempo", disse ele.

 

Os resultados do Nist foram obtidos com um par de relógios de íon de alumínio. Esses relógios usam as oscilações de um só átomo eletricamente carregado, resfriado a temperaturas extremamente baixas e suspenso dentro de um campo elétrico, para marcar o tempo.

 

Outro íon, de magnésio ou berílio, é usado como "chave lógica", emitindo luz ou mantendo-se apagado de acordo com o estado de excitação do alumínio. A emissão ou omissão de luz pelo chamado "íon lógico" é interpretada como um dígito binário, ou bit, com valor 1 ou 0.

 

Esses bits são os "tics" e "tacs" do relógio.

 

O arranjo, onde um íon é usado para gerar bits que descrevem o estado de outro, é fruto de pesquisas paralelas do Nist, realizadas para a criação de computadores quânticos. "A forma como a relatividade se liga à mecânica quântica ainda é um quebra-cabeça, e medições conectando esses dois aspectos da física podem nos dar algumas pistas", disse Chou.

 

Os relógios de alumínio do Nist acumulam um erro de um segundo a cada 3,7 bilhões de anos. Os pesquisadores esperam aumentar essa precisão ainda mais, adquirindo a capacidade de detectar efeitos relativísticos a uma diferença de altitude de 1 centímetro, o que transformaria esses relógios em instrumentos capazes de produzir mapas detalhados do campo gravitacional da Terra.

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