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FÍSICOS ESTABELECEM RECORDE MEDINDO A DISTORÇÃO DO TEMPO EM UM ÚNICO MILÍMETRO


Aventure-se perto o suficiente de um buraco negro e você aprenderá rapidamente como a força da gravidade deforma a própria estrutura da realidade.


Aqui na Terra, o efeito de curvatura do tempo da gravidade está longe de ser tão forte. No entanto, ainda é mensurável. Além do mais, os físicos estabeleceram um novo recorde ao descrever a influência do nosso planeta no 'tecido' do Universo – e eles o fizeram em uma escala milimétrica.


É um marco que vale a pena prestar atenção. Aproximar-se tanto da suave curva dos fundamentos da realidade poderia nos ajudar a resolver um dos problemas mais urgentes de toda a física.


Pesquisadores da JILA, um esforço conjunto do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos e da Universidade do Colorado, usaram um relógio atômico especialmente projetado para medir o tempo das ondas de luz separadas por 1 milímetro (cerca de 0,04 polegadas), resultando em uma diferença igual para apenas 0,76 milionésimo de um trilionésimo de um por cento.


A diferença foi o resultado de algo chamado desvio para o vermelho gravitacional - um fenômeno causado pela influência da gravidade sobre a frequência de duas ondas idênticas em comparação uma com a outra.


Por mais incompreensivelmente pequena que a figura possa parecer, não é nenhuma surpresa para os pesquisadores. Afinal, a teoria geral da relatividade de Einstein prediz exatamente esse resultado.


O que parecem duas constantes distintas de espaço e tempo é, na realidade, uma única folha quadridimensional na qual se encontra o Universo. Sempre que algo com massa afunda nele, o espaço-tempo circundante muda de forma.


O resultado significa que a duração de um segundo perto de um objeto - seja ele a Terra, um buraco negro ou até mesmo uma jujuba - não terá a mesma duração de um segundo mais longe.


A matemática é tão precisa e tão exaustivamente testada que podemos prever essa diferença para distâncias incrivelmente pequenas, mesmo quando a deformação gravitacional é tão branda quanto a da Terra. Elas também devem estar erradas. Pelo menos em algum nível minúsculo.


A mecânica quântica é outra área da física que foi exaustivamente testada. Uma de suas implicações menos intuitivas é que, à medida que você confina uma medida de um tipo, outras propriedades se tornam fundamentalmente menos precisas.


Por mais confiáveis ​​que sejam os dois campos monolíticos da física, eles não funcionam exatamente bem juntos. Para começar, o tempo não é tão central na mecânica quântica quanto é na relatividade geral.


Mais importante ainda, aquela folha contínua de curva do espaço-tempo sempre tão graciosa para a relatividade geral se tornaria uma bagunça sob um microscópio quântico por causa do problema com propriedades menos precisas que mencionamos anteriormente. Isso criaria um pesadelo para quem procura uma maneira de combinar as duas ideias. O que percebemos é uma indicação de que uma das teorias está falhando, o que pode significar descobrir onde nossas previsões vacilam em algum nível.


Há pouco mais de uma década, os pesquisadores conseguiram medir a diferença na frequência relativa da luz emitida por átomos separados por uma distância vertical de pouco mais de 30 centímetros.


Nesse novo estudo, usando um novo tipo de cavidade para aumentar a potência do experimento, os pesquisadores conseguiram reduzir a densidade atômica em uma ordem de magnitude, reduzindo a altura de centímetros para um punhado de milímetros. Para esta câmara, eles empurraram 100.000 átomos de estrôncio, que forçaram a uma paralisação virtual removendo o máximo de calor possível. Eles então mediram a luz emitida da parte superior e inferior da pilha de átomos e corrigiram quaisquer efeitos que não fossem de natureza gravitacional. Depois de 92 horas observando esses minúsculos relógios, eles obtiveram uma média que parecia mais ou menos com o resultado esperado se a relatividade geral fosse verdadeira.


A equipe ainda não publicou o trabalho para revisão por pares, mas os resultados estão disponíveis no servidor de pré-impressão arXiv para qualquer pessoa verificar.


O grau de diferença entre as emissões gravitacionalmente desviadas para o vermelho era tão pequeno que estabeleceu um recorde de quão fina podemos detectar uma diferença, dando-nos uma medida do fenômeno quase 100 vezes mais precisa do que qualquer coisa alcançada no passado.


Não é exatamente o resultado de teorias que ansiamos, mas é uma lição sobre como podemos reduzir a tecnologia a uma escala necessária para encontrar falhas em duas das maiores ideias da física.


Texto por Mike Mcrae em 30.10.2021


Fonte: Science Alert

Imagem: Oxigêncio via Getty imagens.