Teoria de Albert Einstein é comprovada em escala milimétrica pela primeira vez

Cientistas acabam de medir o efeito da distorção do espaço-tempo na Terra com precisão ainda maior que aquelas alcançadas em experimentos anteriores. Eles usaram um relógio atômico especialmente projetado para medir o tempo através de ondas de luz em escalas milimétricas e comprovaram, mais uma vez, que Albert Einstein estava certo.

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Em colaboração com o National Institute of Standards and Technology e com a Universidade do Colorado, pesquisadores do Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) usaram o relógio atômico para obter o resultado previsto pela Relatividade Geral de Einstein, mas, dessa vez, em pequenas escalas. É que até então, essas medições foram feitas em distâncias entre 30 cm e milhares de quilômetros, mas nunca em milímetros.

O relógio atômico usado pela equipe foi especialmente projetado para medir o tempo das ondas de luz separadas por 1 milímetro, "melhorando a incerteza de medição de frequência fracionária em mais de um fator de 10", conforme escreveram os cientistas. A diferença de tempo para as ondas de luz mensuradas foi de 0,76 milionésimo de um trilionésimo de um por cento — a menor já calculada.

Claro, as ondas de luz viajaram na mesma velocidade, que é constante, mas uma diferença no tempo pode ser detectada através de algo chamado desvio para o vermelho gravitacional, fenômeno causado pela influência da gravidade sobre a frequência de duas ondas idênticas em comparação uma com a outra. Isso ocorre porque o campo gravitacional de um objeto atrasará ligeiramente o tempo da onda mais próxima, exercendo menor influência sobre a onda mais distante.

Para obter esse resultado, os pesquisadores atualizaram um experimento realizado há uma década, que mediu a diferença na frequência relativa da luz emitida por átomos separados por uma distância vertical de pouco mais de 30 centímetros. Desta vez, eles usaram um tipo de câmara diferente para reduzir a densidade atômica, o que permitiu uma distância de apenas alguns milímetros.

Então, eles empurraram 100 mil átomos de estrôncio nesta câmara, forçando uma diminuição de movimento das partículas, ou seja, removendo energia cinética. Em palavras mais simples, eles removeram o máximo de calor possível, aproximando-se do zero absoluto. 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 de observação, eles coletaram dados que apontaram para uma média muito próxima do que a Relatividade Geral sugere.

Isso não foi uma surpresa, mas o que realmente impressionou foram as escalas milimétricas que separavam as duas ondas de luz. Isso pode ajudar a tornar as equações mais fáceis de resolver quando se trata de pequenas distâncias, mas há muito mais por trás de estudos como esse — principalmente a tentativa de unificar a Relatividade Geral e a mecânica quântica, ou mostrar que uma delas está errada ou incompleta.

Esses estudos que constantemente comprovam que "Einstein estava certo de novo" estão, na verdade, buscando pistas para resolver o problema da incompatibilidade. É que, em escalas quânticas, a teoria gravitacional de Einstein — a melhor e mais bem sucedida até o momento — deixa de funcionar como deveria, e medir velocidade e posição de partículas ainda é o "pesadelo" de físicos teóricos.

O novo artigo está disponível no arXiv, aguardando revisão de pares.

Fonte: Science Alert