Os pesquisadores do grupo de Lasers e Aplicações, do Departamento de Eletrônica Quântica, da Unicamp (Universidade de Campinas). estão trabalhando no projeto de construção do primeiro relógio atômico óptico do Brasil – o mais preciso já feito até hoje.

Terceiro do mundo deste tipo, o relógio será capaz de informar os segundos em até 16 algarismos, o que significam quatrilhões de partes de um segundo.

O relógio da Unicamp terá aplicação na navegação aérea e marítima, no gerenciamento da distribuição de energia elétrica e, na ciência pura, contribuirá para a medição de constantes da física.

Tanta precisão pode não ser necessária no dia-a-dia das pessoas, mas, segundo Flávio Caldas da Cruz, do grupo de pesquisadores da Unicamp, o projeto não visa exclusivamente à produção de um relógio atômico óptico.

"Importa bem menos o fato de se tratar de um relógio que marca o tempo, e muito mais o fato de ter um oscilador extremamente estável, que atende a muitas necessidades da física e da engenharia", justificou.

Qualquer relógio, por mais rudimentar que seja, baseia-se em algum evento repetitivo para registrar a hora. Nos relógios de sol, o evento é o movimento de rotação da Terra em torno do Sol. Os modelos de quartzo, atualmente usados como relógios pessoais ou domésticos, têm como oscilador de freqüência o cristal de quartzo que, submetido a tensão, oscila com uma freqüência bem definida, convertida em marcador de tempo.

O evento a ser registrado pelos relógios atômicos é a oscilação da tensão elétrica do átomo.

Nos modelos atômicos tradicionais, o agente excitador dessa oscilação é a radiação por microondas, como a dos aparelhos de telefonia móvel. Um mecanismo de correção faz com que a freqüência do oscilador esteja sempre em ressonância com a freqüência do átomo. Um dispositivo registra o número de oscilações por segundo, marcando a hora.

A versão óptica dos relógios atômicos tem funcionamento similar, mas o evento registrado é a absorção de feixes de laser por átomos de cálcio, que apresenta uma taxa de oscilação maior.

"Na transição óptica, as oscilações, por se tratarem de luz, são muito mais rápidas, de centenas de trilhões por segundo", disse Cruz. "Conseguimos, então, subdividir o tempo em intervalos bem menores, garantindo maior precisão que a dos relógios atômicos atuais".

APLICAÇÕES- O grupo optou em trabalhar com cálcio porque, segundo Cruz, o átomo de transição eletrônica desse elemento possui uma ressonância bem definida.

Cruz ressaltou que o aprimoramento das tecnologias envolvidas com os relógios atômicos contribuirá para o desenvolvimento em outras áreas, em especial na navegação aérea e marítima, hoje dependente de sinais de satélites para determinar a posição de aeronaves e embarcações.

Os relógios atômicos também poderá servir nas telecomunicações ópticas, onde a taxa de transferência de dados é altíssima, exigindo equipamentos precisos para direcionamento de fluxos e sincronização de redes, e no gerenciamento da distribuição de energia elétrica, que já utiliza relógios atômicos para medir oscilações e detectar falhas na transmissão de uma estação a outra.

Segundo o pesquisador, o relógio óptico permitiria, por exemplo, medir possíveis variações em algumas constantes fundamentais da física, como a estrutura fina, que é uma combinação de outras constantes: carga do elétron, velocidade da luz e constante de Planck.

"Sendo constantes, elas não poderiam variar", disse o pesquisador. "Mas existe a suspeita, surgida há dois anos, a partir de observação astronômica, de que essa constante de estrutura fina esteja variando com o tempo".

Até o advento dos relógios atômicos, em meados do século passado, a medida oficial das horas ainda era feita por observações astronômicas. Há muito já se sabia que o modelo solar baseado na rotação da Terra não era tão estável e que a desaceleração do movimento exige uma correção de um segundo de tempos em tempos.

A tecnologia envolvida nos relógios atômicos evoluiu a ponto de mudar a definição do segundo, que se baseia hoje em uma transição específica do átomo de césio.

Atualmente, a hora mundial é registrada pela média de diversos relógios atômicos em vários países, inclusive no Brasil. O relógio brasileiro funciona no Observatório Nacional, no Rio de Janeiro.

Com tecnologia desenvolvida há pouco tempo, somente dois relógios atômicos ópticos estão em operação no mundo: um no National Institute of Standards and Technology (NIST) , dos Estados Unidos, e outro, ativado na semana passada, no Instituto de Metrologia da Alemanha.

Estima-se que pouco mais de uma dezena de grupos estejam envolvidos com pesquisas semelhantes.

"É um trabalho que requer muita instrumentação, pessoal qualificado e investimentos, o que limita o desenvolvimento da pesquisa", analisou Cruz.

O novo relógio deverá estar pronto já em 2003.

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