Equipe de pesquisa da Universidade Tsinghua alcança avanço em relógio nuclear com jovens cientistas da geração Z à frente
Por Leonardo Sobreira — Brasil 247
247 – Uma equipe de pesquisadores da Universidade Tsinghua, na China, desenvolveu com sucesso um relógio nuclear funcional, marcando um avanço significativo na busca da humanidade, que já dura décadas, por métodos cada vez mais precisos de medição do tempo. A conquista abre novas possibilidades de aplicação, desde a navegação por satélite até pesquisas em física fundamental, conforme informou a universidade ao Global Times nesta quinta-feira (8).
A pesquisa, liderada pelo professor associado Ding Shiqian, da Universidade Tsinghua, foi publicada na prestigiada revista científica Nature em 7 de outubro. Um aspecto notável é que a maioria dos principais integrantes da equipe nasceu nos anos 2000. Três estudantes de doutorado da universidade figuram como coautores principais do artigo, evidenciando o papel crescente da nova geração chinesa na pesquisa científica de ponta.
Dos relógios mecânicos aos modelos de quartzo e aos relógios atômicos, a humanidade tem buscado continuamente maneiras mais precisas de medir o tempo. Agora, cientistas chineses estão ajudando a levar essa busca a um domínio inteiramente novo: o núcleo atômico.
Diferentemente dos relógios atômicos convencionais, que utilizam transições entre níveis de energia dos elétrons para medir o tempo, os relógios nucleares se baseiam em transições que ocorrem no próprio núcleo do átomo.
Como os núcleos atômicos são menos suscetíveis a perturbações do ambiente ao redor, os relógios nucleares poderão, no futuro, oferecer precisão e estabilidade ainda maiores do que as dos relógios atômicos mais avançados da atualidade, explicou a universidade em comunicado.
A ideia de construir um relógio nuclear utilizando o tório-229 foi proposta há mais de duas décadas, mas transformar esse conceito em realidade permaneceu um desafio formidável para cientistas de todo o mundo.
Segundo a Universidade Tsinghua, a equipe de Ding tornou-se a primeira do mundo a desenvolver com sucesso um laser ultravioleta de vácuo de onda contínua, com comprimento de onda de 148 nanômetros, e, com base nessa tecnologia, colocar em funcionamento um relógio óptico nuclear, abrindo uma trajetória tecnológica inteiramente independente.
Ao conseguir estabilizar a frequência do laser em relação à transição nuclear, os pesquisadores transformaram o núcleo atômico em uma referência funcional para a medição do tempo.
A equipe também superou um importante desafio relacionado à escassez do tório-229, utilizando apenas 1,4 micrograma do isótopo para produzir o cristal necessário ao experimento — aproximadamente um ducentésimo da quantidade empregada por outra equipe de pesquisa que trabalhava simultaneamente no desenvolvimento da tecnologia.
O relógio nuclear resultante alcançou estabilidade de curto prazo quase uma ordem de grandeza superior à do sistema desenvolvido pela outra equipe, segundo a Universidade Tsinghua.
A conquista ocorre em um momento em que pesquisadores europeus também anunciaram, de maneira independente, progressos no desenvolvimento de relógios nucleares funcionais, representando um marco importante nos esforços internacionais para aprimorar a medição precisa do tempo.
De acordo com reportagem da Reuters publicada na quarta-feira (7), equipes científicas que trabalharam separadamente em Viena e Pequim desenvolveram os dois primeiros relógios nucleares operacionais do mundo. Os pesquisadores consideram o feito um avanço importante na medição do tempo, com potencial para diversas aplicações práticas e para a criação de uma nova ferramenta de investigação da física fundamental.
A importância potencial dos relógios nucleares vai muito além da medição mais precisa do tempo.
Tecnologias modernas, como navegação por satélite, telecomunicações e redes financeiras, dependem de uma sincronização temporal precisa para funcionar de maneira confiável.
No futuro, relógios nucleares mais precisos e compactos poderão contribuir para o aperfeiçoamento dos sistemas de navegação e oferecer novas ferramentas para a exploração do espaço profundo e para viagens de espaçonaves a distâncias tão grandes que já não possam ser orientadas por relógios localizados na Terra, segundo artigo publicado pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST), vinculado ao Departamento de Comércio norte-americano.
Cientistas de diferentes países também acreditam que os relógios nucleares poderão ajudar a investigar questões fundamentais sobre o universo, incluindo a possibilidade de determinadas constantes físicas variarem ao longo do tempo e a hipótese de que a elusiva matéria escura deixe vestígios detectáveis, conforme outro artigo do NIST.
Por trás dessa sofisticada conquista científica está uma equipe de pesquisa predominantemente jovem, cuja maioria dos principais integrantes nasceu nos anos 2000.
Entre os coautores principais do artigo estão os doutorandos da Universidade Tsinghua Huang Beichen, Yan Gaowei e Xiao Qi, que iniciaram seus estudos de doutorado em 2022, 2024 e 2025, respectivamente.
Para esses jovens cientistas, o avanço foi resultado de incontáveis experimentos, ajustes repetidos e anos de trabalho persistente.
“Não havia uma solução técnica consolidada para os relógios nucleares. Muitos sistemas experimentais tiveram de ser construídos do zero, e muitas perguntas não tinham respostas prontas”, afirmou Huang, segundo o comunicado da Universidade Tsinghua.
Yan recordou o momento inesquecível em que a equipe detectou pela primeira vez um sinal de fluorescência, uma etapa importante no caminho até a descoberta.
“Grandes objetivos científicos frequentemente são construídos a partir de muitas peças aparentemente dispersas”, afirmou Yan, observando que o sucesso final ocorreu à medida que a equipe concluía gradualmente esses objetivos fundamentais de pesquisa.
Ding, que ingressou na Universidade Tsinghua em dezembro de 2021, tem incentivado jovens pesquisadores a enfrentar problemas científicos difíceis, em vez de presumir que sejam impossíveis de resolver.
“Vocês não devem impor limites a si mesmos simplesmente porque todos dizem que algo é difícil”, afirmou Ding, segundo a universidade.
Olhando para o futuro, a equipe pretende aprimorar ainda mais a precisão do relógio, otimizar seu projeto e avançar na miniaturização, aproximando a tecnologia de aplicações práticas.
Para Ding, a ambição final vai muito além da construção de um relógio melhor. Ele imagina um futuro em que os cientistas possam manipular núcleos atômicos com a mesma facilidade com que atualmente controlam elétrons, abrindo potencialmente o caminho para descobertas inteiramente novas no campo da física fundamental.
Fonte: Brasil 247
