Na busca contínua para compreender o Universo e sua composição, a matéria escura permanece como um dos mistérios mais intrigantes da cosmologia moderna.
Embora não tenhamos observado a matéria escura diretamente, seus efeitos são visíveis nas galáxias e no espaço intergaláctico.
Agora, cientistas do Reino Unido estão propondo uma abordagem inovadora que poderia revolucionar a busca por esse enigma cósmico: a utilização de relógios atômicos como detectores de matéria escura.
Os relógios atômicos são os instrumentos mais precisos de medição de tempo já criados pela humanidade.
Eles operam com base nas oscilações quânticas de átomos, tornando possível medir o tempo com uma precisão incomparável, que se estende por bilhões de anos.
Sua incrível precisão já os tornou valiosos em diversas áreas da ciência, desde a medição de desvios gravitacionais até a pesquisa em física quântica.
O desafio da matéria escura é que ela não interage com a luz ou com outras forças eletromagnéticas, tornando impossível detectá-la diretamente.
Os pesquisadores da Universidade de Sussex e do National Physical Laboratory do Reino Unido sugerem que a matéria escura possa interagir fracamente com a matéria comum, incluindo os átomos que compõem os relógios atômicos.
A hipótese é que partículas hipotéticas que compõem a matéria escura, como o axion, interajam muito fracamente com os átomos presentes nos relógios atômicos.
Essas interações, mesmo que sutis, poderiam perturbar as oscilações atômicas que os relógios usam para medir o tempo com precisão.
Em termos simples, os relógios atômicos podem agir como sensíveis detectores das influências dessas partículas escuras.
Os pesquisadores começaram com modelos teóricos para medir como as variações nas oscilações dos relógios atômicos poderiam ser detectadas.
Em seguida, realizaram experimentos práticos usando relógios atômicos existentes para provar a viabilidade da abordagem.
Os resultados são promissores e sugerem que essa técnica pode realmente funcionar.
O próximo passo crucial envolve a comparação de dois relógios atômicos, sendo que um deles seria projetado para ser ligeiramente mais suscetível a variações nas chamadas “constantes fundamentais” da física.
Duas constantes fundamentais em particular estão sendo analisadas: a constante de estrutura fina, que descreve a força da atração entre elétrons e prótons em um átomo, e a razão massa elétron-massa próton, que indica a “massa” dos átomos.
Variações nessas constantes poderiam indicar a presença das partículas de matéria escura.
Embora esse estudo seja baseado em teorias e previsões, ele oferece uma perspectiva empolgante para a detecção de matéria escura.
Além disso, os modelos propostos têm flexibilidade para se aplicar a outras áreas da física além da matéria escura.
Os relógios atômicos, com sua incrível precisão, podem se tornar não apenas instrumentos de medição do tempo, mas também ferramentas essenciais para desvendar alguns dos maiores enigmas do Universo.
Enquanto a matéria escura permanece esquiva, a ciência está constantemente avançando, e os relógios atômicos podem ser a chave para desbloquear seus segredos.
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Referências
SHERRILL, Nathaniel et al. Analysis of atomic-clock data to constrain variations of fundamental constants. arXiv preprint arXiv:2302.04565, 2023. Disponível em: <link>. Acesso em: 14 set 2023.
Cite-nos
SANTOS, Fábio. Relógios atômicos podem detectar a matéria escura, sugere estudo. Ciência Mundo, set 2023. Disponível em: . Acesso em: 05 maio 2024.
Graduado em Sistemas de Informação pela FEUC-RJ e mestre em Representação de Conhecimento e Raciocínio pela UNIRIO. Fábio é editor e fundador do portal Ciência Mundo. É dedicado à produção de conteúdos relacionados a astronomia, física, arqueologia e inteligência artificial.
