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Relógio atômico do NIST atinge precisão de 19 casas decimais e inaugura nova era na medição do tempo com zeptossegundos. Entenda como funciona o relógio óptico mais preciso do mundo.
A ciência do tempo acaba de atingir um novo patamar. Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST) quebraram um recorde metrológico histórico ao construir o relógio atômico mais preciso já registrado, com uma medição de tempo refinada em até 19 casas decimais. O feito coloca a humanidade na escala dos zeptossegundos, um avanço que redefine os limites da medição temporal e abre caminho para uma nova definição oficial do segundo no Sistema Internacional de Unidades (SI).
Esse tipo de precisão equivale a medir intervalos tão curtos quanto 550 zeptossegundos (0,00000000000000000055 s) — uma escala mil vezes menor que o já minúsculo attossegundo (10⁻¹⁸ s). Com isso, o relógio baseado em íons de alumínio supera todas as tecnologias anteriores, inclusive os modelos baseados em átomos de césio, que ainda sustentam a definição oficial do tempo.
A revolução do relógio óptico quântico
O novo recordista integra a classe dos relógios ópticos quânticos, dispositivos que usam osciladores baseados em luz em vez de micro-ondas, como acontece nos relógios atômicos tradicionais. Especificamente, ele utiliza um par de íons de alumínio e magnésio, presos em uma armadilha eletromagnética e mantidos sob controle por lasers de altíssima precisão.
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O segredo está em combinar as qualidades excepcionais de estabilidade do alumínio — que é altamente resistente a interferências ambientais — com a facilidade de manipulação do magnésio.
Como o alumínio é extremamente difícil de sondar diretamente, os cientistas utilizam uma técnica chamada espectroscopia de lógica quântica: o íon de magnésio “traduza” os tique-taques do íon de alumínio, permitindo que eles sejam lidos indiretamente por meio de movimentos sincronizados dos dois átomos.
Essa abordagem inovadora levou o relógio a atingir 41% mais precisão do que o recordista anterior e 2,6 vezes mais estabilidade do que qualquer outro relógio iônico já testado.
O que significa medir o tempo com 19 casas decimais?
Para colocar em perspectiva: a definição atual do segundo, baseada na vibração de átomos de césio, apresenta uma precisão de cerca de 1 parte em 10¹⁶. O novo relógio óptico de alumínio-magnésio do NIST alcançou 1 parte em 10¹⁹, ou seja, se ele funcionasse por 30 bilhões de anos (mais que o dobro da idade do universo), ainda assim teria um erro inferior a 1 segundo.
A implicação disso não é apenas técnica, mas conceitual: com essa precisão, a redefinição do segundo no SI se torna não apenas possível, mas necessária. Instituições como o BIPM (Bureau Internacional de Pesos e Medidas) já estudam a substituição da definição atual por uma baseada em relógios ópticos, e o modelo do NIST pode se tornar a principal referência global para essa mudança.
Aplicações práticas: da Terra à física fundamental
A criação de um relógio atômico com 19 casas decimais de precisão não é apenas um marco científico — é também um salto para aplicações em áreas que dependem de medições temporais precisas. Entre elas:
- Geodésia relativística: o relógio pode detectar pequenas variações gravitacionais com base na dilatação do tempo prevista pela Teoria da Relatividade. Isso permite, por exemplo, medir a altitude de um ponto da Terra com precisão milimétrica usando apenas o tempo.
- Exploração de física além do Modelo Padrão: sua sensibilidade pode ajudar a detectar variações nas constantes fundamentais da natureza — algo que, se confirmado, mudaria completamente nosso entendimento da física.
- Tecnologias quânticas: a precisão desse relógio pode melhorar redes de comunicação quântica, sistemas de GPS ultraexatos, sistemas de navegação autônomos e até sensores de ondas gravitacionais.
Uma corrida internacional pelo novo padrão
Apesar de o NIST sair na frente com esse feito, o desafio global de redefinir o segundo está sendo acompanhado de perto por instituições como o NPL (Reino Unido), PTB (Alemanha) e NICT (Japão), todas com seus próprios modelos de relógios ópticos ultraestáveis.
O objetivo comum é estabelecer um novo padrão de tempo que seja universalmente acessível, replicável e estável ao longo de gerações, superando os limites do césio.
O que torna o relógio do NIST ainda mais impressionante é a redução significativa no tempo necessário para atingir suas medições: o que antes levava semanas, agora pode ser feito em dias — uma evolução crucial para sua aplicação prática em larga escala.
A física do tempo entra em nova era
O novo relógio atômico de 19 casas decimais de precisão é uma espécie de “microscópio do tempo”. Ele permite que os cientistas observem fenômenos antes inacessíveis, abra novas portas para a metrologia e redefina nossos padrões de medição para as próximas décadas.
Enquanto a maioria das pessoas vive confortavelmente com o tempo marcado por seus smartphones ou relógios de pulso, nos bastidores da ciência o conceito de tempo nunca esteve tão em transformação. E com relógios assim, a próxima grande revolução pode não estar nos minutos ou segundos — mas nos zeptossegundos.
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