Numa colaboração sem precedentes, investigadores de seis países europeus uniram forças para comparar dez relógios óticos de ultra-precisão em simultâneo. Este marco histórico na medição do tempo aproxima a comunidade científica de uma nova definição mundial para o segundo, podendo vir a substituir o padrão atual baseado em relógios atómicos de césio.
A precisão que pode mudar o tempo
Os relógios óticos representam a vanguarda da cronometragem. Utilizam lasers para medir as transições de energia dos átomos com uma precisão tão elevada que poderiam perder ou ganhar menos de um segundo ao longo de milhares de milhões de anos. A sua exatidão supera largamente a dos relógios atómicos de césio, que são a base para a atual definição do segundo.
Helen Margolis, do Laboratório Nacional de Física do Reino Unido (NPL), sublinha a importância desta tecnologia: "Os sinais de tempo e frequência precisos fornecidos por relógios atómicos são essenciais para muitas tecnologias do dia a dia, como o GPS, a gestão de redes elétricas e a sincronização de transações financeiras."
Um desafio de ligação à distância
Ligar estes dez relógios espalhados por seis países foi uma tarefa complexa. A equipa recorreu a dois métodos distintos: sinais de GPS via satélite e cabos de fibra ótica personalizados. Embora o GPS fosse acessível a todos, a sua precisão era limitada por ruído e outras interferências no sinal.
Em contraste, as ligações por fibra ótica utilizadas em França, Alemanha e Itália ofereceram uma precisão 100 vezes superior, embora apenas pudessem cobrir distâncias mais curtas. Nos laboratórios onde existiam vários relógios, como na Alemanha e no Reino Unido, o uso de cabos de fibra curtos ajudou a reduzir ainda mais a incerteza das medições.
Resultados promissores, mas com trabalho pela frente
Os resultados desta vasta experiência, publicados na revista científica Optica, revelaram tanto sucessos como alguns desafios inesperados. A equipa realizou 38 medições de rádio-frequência para ver o quão "de acordo" os relógios estavam entre si.
"Nem todos os resultados confirmaram o que esperávamos e observámos algumas inconsistências nas medições", admitiu Rachel Godun, do NPL. "No entanto, comparar tantos relógios de uma só vez e usar mais do que uma técnica para os ligar tornou mais fácil identificar a origem do problema."
Marco Pizzocaro, do instituto italiano INRiM, acrescentou que a configuração funcionou como um laboratório distribuído que poderá ser usado para investigações mais profundas, como a procura de matéria escura ou o teste aos fundamentos da física.
Os investigadores concordam que é necessário mais trabalho para reduzir as incertezas e garantir a fiabilidade a longo prazo destes relógios. Se tal for alcançado, os relógios óticos poderão em breve tornar-se o novo padrão mundial para definir o tempo. Como conclui Thomas Lindvall, do VTT MIKES da Finlândia: "Com um conjunto coordenado de medições, torna-se possível verificar a consistência e, ao mesmo tempo, fornecer resultados mais fiáveis."
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