Durante um longo período, o movimento dos astros era suficiente para marcar a passagem dos meses e dos anos. O desenvolvimento da sociedade trouxe consigo dias mais cheios, repletos de compromissos que pediam horários cada vez mais exatos. Dessa forma, a noção de tempo deixou de ser representada pela sombra marcada no chão pelo Sol e ganhou referências mais elaboradas: o correr da areia na ampulheta, o balançar do pêndulo e a vibração do quartzo, que hoje cronometra cada segundo dos relógios digitais de pulso.
Mas o horário oficial existe num sistema chamado elementar, representado num aparelho de precisão máxima. Os relógios atômicos marcam, há mais de 60 anos, o horário exato baseado na vibração de partículas que seguem um ritmo milhões de vezes mais fugaz que o segundo. Coma ajuda desse princípio, umgrupo de físicos da Universidade da Califórnia construiu um novo relógio que não somente marca o tempo melhor que qualquer mecanismo suíço, como também pode revolucionar o conceito que a humanidade tem do peso. É o conceito do relógio que mede a massa, tema da revista especializada Science.
Para entender a conquista desses visionários, é preciso lembrar a teoria de relatividade de Albert Einstein, segundo a qual a matéria pode ser tanto uma partícula quanto uma onda. Seguindo essa premissa, é possível medir a massa de algo tão minúsculo quanto um átomo, desde que seja colocada na equação a energia que esse corpo representa. A relação pode parecer complicada, mas já é conhecida na ciência há muito tempo. A complicação está emtraduzir a energia em números, já que a frequência de uma onda dessas podeser 10 bilhões de vezes maior que a da luz visível.
O grupo liderado pelo físico alemão Holger Müller conseguiu construir um poderoso relógio atômico que controla toda essa energia, e torna possível sua medição. Partindo da ideia de que um corpo em movimento ;envelhece; mais devagar do que um imóvel, ele usou um interferômetro para comparar as oscilações de um átomo de césio parado coma frequência que ele tinha ao se mover. A diferença entre as duas oscilações é relativamente pequena e pôde ser medida e colocada na equação para o cálculo da massa da partícula.
;No passado, o tempo sempre foi medido observando-se o movimento de sistemas de partículas. Se essa é a única forma de fazê- lo, então o tempo não faz sentido se você tem apenas uma partícula;, ilustra Holger Müller. ;Queríamos descobrir se o tempo podia ser medido usando uma única partícula, e construímos um relógio que faz isso;, esclarece. Bem maior que um relógio de pulso, a máquina ocupa duas salascomcabos e fibras ópticas e levou dois anos para ser construída.
Chamado relógio Compton, o aparato ainda não tem a mesma precisão dos melhores marcadores, e calcula-se que ele varie um segundo a cada oito anos.Mas a equipe ainda planeja melhorar o desempenho da máquina, o que pode revolucionar o conceito do segundo. Depois de dois anos de estudos, o pesquisador já aponta a intenção de investir num relógio antimatéria, que usaria positrons como referência.
Relógios atômicos são o padrão de excelência na medida do tempo desde 1967, quando o segundofoi definido como um conjunto de mais de 9 bilhões de oscilações de um átomo de césio. A medida é tão exata que sua variação é estimada em apenas um segundo a cada 100 milhões de anos.Até então, o período era calculado de acordo com os movimentos da Terra. ;O básico para se construir um relógio é ter um pêndulo confiável, pois é ele que define uma frequência característica de oscilação. Quanto mais estável é a fonte que gera essa frequência, mais preciso será o relógio;, explica Dimiter Hadjimichef, físico de partículas e professor da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
A fonte da frequência, no caso, é a radiação eletromagnética emitida pelo átomo quando ele passa por uma transição eletrônica. A diferença entre o modelo antigo e o proposto pela equipe de Müller é que o relógio de Compton não precisa criar uma interação entre vários átomos para gerar a frequência desejada ;ele reduz o sistema a umátomo apenas, o que resulta numa precisãomaior.;Comoa frequência é periódica, é fácil usá-la para definir o tempo. É como um relógio de pulso, emque um quartzo fica vibrando numa frequência de milhares de vezes por segundo;, exemplifica Ênio Frota da Silveira, físico da PUC Rio.
Peso
Mesmo na fase de testes e ainda sem alcançar a precisão desejada, o relógio da Universidade da Califórnia já criou um debate entreos especialistas em física quântica e pode levar a uma mudança radical na referência de gramas e quilos usada hoje. Há quase um século, cada quilo medido, sejana balança da farmácia ou do supermercado, compara o peso dos objetos à massa do quilo original: uma peça de platina pertencente à Conferência Geral de Pesos e Medidas e guardada a sete chaves na França. Para Müller, relacionar o peso a um átomo em vez de depender de um objeto em particular pode significar não somente praticidade, como também uma precisão incomparável.
O novo padrão sugerido pelo alemão é composto de um cristal de silício fabricado com um número definido de átomos,uma peça apelidada de esfera de Avogadro. ;Todas as outras unidades são definidas por propriedades físicas, e seria ótimo fazer o mesmo com a massa. Quanto menor um sistema for, mais difícil será perturbá-lo. Átomos são atualmente a melhor referência que temos;, compara Müller. Calculando- se a massa de cada partícula com a ajuda do relógio de Compton, seria possível saber o peso exato do objeto, independentemente da temperatura ambiente ou de qualquer outro fator que possa influenciar na medida.