Teoria da relatividade de Einstein demonstrada através de relógios atómicos

Envelhecimento é mais rápido a maior altitude

Os cientistas sabem há décadas que o tempo passa mais rápido a maior altitude, um aspecto curioso da teoria da relatividade de Einstein, comprovado pela comparação de relógios na superfície da Terra com outros iguais situados em naves espaciais.

Mais recentemente, os físicos do National Institute of Standarts and Technology (NIST), nos Estados Unidos, realizaram a mesma experiência mas a outra escala – compararam a passagem do tempo com uma diferença de apenas 33 centímetros à superfície da Terra e demonstraram, por exemplo, que uma pessoa envelhece mais rápido se passar a vida um par de degraus acima numa escada. Obviamente, a diferença é demasiado pequena para nos apercebermos: 90 mil milionésimos de segundo sobre 79 anos de idade.

Contudo, os dados da investigação, publicados na última edição da Science, podem proporcionar aplicações práticas na geofísica e noutras áreas científicas.

Para realizar os testes foram comparados dois dos melhores relógios atómicos do mundo. Os relógios quase idênticos estão baseados num tic tac de um único ião de alumínio, um átomo carregado electricamente, que vibra entre os níveis de energia mais de um milhão de milhões de vezes por segundo.

Um destes relógios mantém a hora com uma variante de um segundo em 3,7 mil milhões de anos e o outro tem uma precisão muito semelhante.

Os relógios encontram-se nos laboratórios do NIST e foram conectados através de uma fibra óptica de 75 metros de comprimento. Ambos os relógios são precisos e estáveis o suficiente para revelar ligeiras diferenças que não poderiam ser demonstradas até então.

Movimento mais rápido, tempo mais lento

O teste centrou-se em dois cenários já reflectidos por Einstein. Em primeiro lugar, quando os relógios estão submetidos a forças gravitacionais desiguais, devido às diferenças de altitude, o relógio situado mais acima andará mais rápido. Os cientistas elevaram um dos relógios uma terça parte de um metro acima do segundo aparelho e comprovaram, como já previam, que o relógio mais acima andou a um ritmo ligeiramente mais rápido.

O segundo teste refere-se ao paradoxo dos gémeos, que analisa a diferente percepção do tempo entre os observadores com diferentes estados de movimento. Os investigadores observaram este aspecto da relatividade − em que o tempo passa mais devagar quando o movimento é mais rápido − em velocidades comparáveis a um carro a movimentar-se a 47 quilómetros por hora, uma escala mais compreensível que as medições feitas anteriormente com aviões a jacto.

Estes testes podem ser úteis na geodesia, a ciência da medição da Terra e do seu campo gravitacional, com aplicações na geofísica e na hidrologia. Os cientistas acreditam ainda que estes dados possam contribuir como provas para outras teorias fundamentais da Física.