No nosso dia a dia, medir o tempo é simples: basta contar os segundos entre o momento em que algo começa e o momento em que termina. Com relógios, cronómetros e até aplicações no telemóvel, é fácil sabermos “há quanto tempo” passou um determinado evento.
Medir o tempo sem relógio? A resposta pode estar na quântica!
Mas no mundo da física quântica, onde as partículas se comportam de forma imprevisível, este conceito deixa de ser tão claro. A noção de “antes” e “agora” torna-se difusa, e usar um relógio tradicional simplesmente não funciona para certos fenómenos.
Uma possível solução poderá estar na própria natureza dessas partículas quânticas, e mais concretamente em estruturas conhecidas como estados de Rydberg.
O que são átomos de Rydberg?
Os átomos de Rydberg são uma versão altamente excitada dos átomos normais. Quando excitados com laser, os eletrões ganham tanta energia que se afastam bastante do núcleo, orbitando a uma distância invulgarmente grande. Este comportamento torna estes átomos especialmente úteis em áreas como a computação quântica, onde é essencial controlar e medir estados quânticos com enorme precisão.
Quando múltiplos eletrões se colocam neste estado altamente energético, criam-se padrões de interferência semelhantes aos das ondas na água. Estes padrões formam-se devido à sobreposição dos chamados pacotes de ondas de Rydberg, que se comportam de forma semelhante a ondas clássicas.
Medição do tempo sem ponto de partida
Estes padrões de interferência — únicos e repetíveis — podem ser usados como uma espécie de “impressões digitais” do tempo. Em vez de definir um ponto inicial e começar a contar, é possível observar o padrão formado e, com base na sua forma, determinar quanto tempo passou.
Este método dispensa a necessidade de um ponto de partida. Basta observar o estado final do sistema e compará-lo com modelos teóricos que descrevem como os padrões evoluem ao longo do tempo. Assim, mesmo eventos que duram apenas triliões de segundo podem identificar-se com precisão.
Aplicações futuras
Entretanto a técnica poderá integrar-se com outras formas de espectroscopia utilizadas para medir eventos em escalas temporais extremamente pequenas. Além disso, poderá expandir-se para outros tipos de átomos e impulsos de laser com diferentes energias, o que permitiria criar uma base de dados mais ampla de “marcadores de tempo” quânticos.
Esta abordagem não substitui os relógios tradicionais no nosso quotidiano, mas poderá revelar-se essencial para avanços na física, na engenharia de sistemas quânticos e no estudo de fenómenos que até agora eram demasiado rápidos para se medirem com métodos convencionais.
