Guardiões do tempo: o futuro nuclear portátil

São PauloCientistas estão desenvolvendo relógios nucleares, um novo tipo de dispositivo de medição de tempo extremamente preciso. Esses relógios utilizam as vibrações naturais dos núcleos atômicos, especialmente do isótopo 229 Th, para medir o tempo com mais precisão do que os relógios atômicos convencionais. O isótopo 229 Th é especial porque possui uma longa vida útil e consome pouca energia ao mudar de estado, tornando-o ideal para Relógios Ópticos Nucleares. Para viabilizar os relógios nucleares, os pesquisadores estão estudando as características fundamentais do isótopo 229 Th e buscando novas maneiras de controlar eficazmente esses estados.

Para desenvolver relógios ópticos nucleares eficazes, são necessários vários passos importantes.

• Compreender as propriedades essenciais do tório-229.
• Desenvolver técnicas para manipular estados nucleares.
• Criar materiais capazes de abrigar o isótopo.
• Demonstrar excitação e decaimento controlados.

Cientistas da Universidade de Okayama, liderados pelo Professor Assistente Takahiro Hiraki, conseguiram criar cristais de CaF2 dopados com 229 Th, transparentes ao VUV. Eles demonstraram que podem controlar o estado isomérico utilizando raios X, um avanço significativo no desenvolvimento de um relógio nuclear de estado sólido. Ao gerir os estados nucleares com raios X e desencadear o decaimento radiativo, os cientistas agora podem modificar efetivamente a posição do estado isomérico. Essa descoberta é crucial para permitir o controle preciso de transições nucleares.

Usos Potenciais e Impactos Ampliados

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Relógios nucleares têm a capacidade de ir além da mera precisão temporal. São esperados para avançar em uma variedade de tecnologias e áreas científicas. Por exemplo, podem tornar os sistemas de GPS mais precisos. Também possuem potencial para a criação de sensores de gravidade portáteis, o que pode trazer grandes impactos em campos como a geofísica e a exploração espacial.

Relógios nucleares têm aplicações na pesquisa de física fundamental. Sua precisão permite que cientistas verifiquem se as constantes físicas permanecem inalteradas ao longo do tempo. Essas verificações podem revelar se constantes como a constante de estrutura fina se modificam, o que poderia desafiar as crenças atuais e ajudar os cientistas a entenderem melhor a energia escura no universo.

Relógios nucleares vão além de apenas maior precisão; eles também revelam novos aspectos da física. À medida que avançamos nessa área, nosso entendimento do tempo e do universo pode mudar, afetando tecnologia e ciência. A fusão entre física nuclear e cronometragem inaugura uma nova fase de exploração, levando a um futuro onde esses relógios pequenos e portáteis tornem-se essenciais tanto para dispositivos cotidianos quanto para pesquisas avançadas.