Nas últimas décadas, muitos físicos em todo o mundo introduziram relógios atômicos, sistemas para medir a passagem do tempo baseados em estados quânticos de átomos. Esses relógios, com aplicações como no desenvolvimento de satélites e sistemas de navegação, permitiram atingir uma precisão sem precedentes.
Ultimamente, alguns pesquisadores também têm explorado o possível desenvolvimento de relógios moleculares, sistemas que se assemelham a relógios atômicos, mas baseados em moléculas simples. Uma equipe internacional da Universidade de Columbia e da Universidade de Varsóvia criou recentemente um relógio molecular altamente preciso que pode ser usado para estudar novos fenômenos físicos.
Inspirada originalmente na evolução dos relógios atômicos tradicionais, a pesquisadora Tanya Zelevinsky e seus colegas vêm realizando estudos ao longo dos anos com vista à criação do que é chamado de relógio molecular, um mecanismo de “tique-taque” diferente baseado em moléculas ultrafrias (perto do zero absoluto) resfriadas a laser.
O referido relógio molecular é baseado na molécula de estrôncio diatômica Sr2, estruturalmente semelhante a duas pequenas esferas unidas por uma mola que vibram um em relação ao outro. O relógio usa especificamente os movimentos desses estados quânticos vibracionais dessa molécula como uma referência de frequência precisa, o que, por sua vez, permite acompanhar o tempo.
No estudo recente publicado na Physical Review X, Zelevinsky e seus colegas avaliaram a precisão de seu relógio molecular em uma série de testes, medindo sua chamada incerteza sistemática. Eles descobriram que o projeto proposto minimizou significativamente as fontes de erros e seu relógio alcançou uma incerteza sistemática total de 4,6 × 10−14, exibindo uma precisão notavelmente alta.
O relógio molecular vibracional criado por esta equipe de pesquisadores pode se tornar um padrão para aplicações em metrologia de frequência terahertz (THz), ao mesmo tempo em que potencialmente informa a criação de novas ferramentas de espectroscopia molecular. Seu desenho também poderia ser alterado, substituindo as moléculas de Sr2 por outras variantes isotópicas (com massa diferente), o que poderia auxiliar nas buscas contínuas por novas interações físicas.
"No futuro, esperamos aplicar o relógio molecular para entender a estrutura molecular com a mais alta precisão e estudar quaisquer possíveis assinaturas de gravidade não newtoniana em escalas de tamanho nanométrico", acrescentou Zelevinsky.
fonte: PHYS.ORG
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| crédito: T. Zelevinsky/Columbia University Execução Experimental de um Relógio Molecular A montagem de um relógio molecular vibracional requer vários lasers, espelhos, prismas e outros componentes ópticos. |
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