Relatividade com os pés (quase) no chão

Experimentos provam, com medidas e velocidades corriqueiras no nosso dia a dia, as teorias de Einstein.

Um trem relativo de Einstein na velocidade da luz? Não, não chega a tanto – mas já é possível explicar a teoria do físico com medidas mais terrenas (foto: MrUllmi / Flickr / CC BY-NC 2.0).

Olhe bem o seu relógio. Observe o visor, sinta o andar dos ponteiros. Agora, suba em uma cadeira ou um degrau. Acredite: o tempo está passando mais rapidamente.

Suba em uma cadeira. Acredite: o tempo está passando mais rapidamente do que quando você estava no chão

Assim funciona a teoria da relatividade geral de Einstein. Ela diz: quanto maior a gravidade, mais lentamente o tempo passa para um objeto (em relação a outro). Então a lógica se impõe: o objeto mais distante do solo – e que sofre menos força da gravidade, portanto – tem o seu tempo dilatado.

Qual é a novidade? Antes, a teoria de Einstein era explicada por experimentos com medidas e proporções pouco mundanas e de difícil entendimento nas escalas do nosso dia a dia. De modo geral, as provas científicas da relatividade envolviam medições espaciais pouco concretas ao entendimento comum – como a observação do pulsar de estrelas, ou do passar do tempo a bordo de superjatos.

Chin-wen Chou, físico do Instituto de Padrões e Tecnologia (Nist / Estados Unidos), e sua equipe conseguiram provar – por meio de medições terrenas – a relatividade. O estudo saiu na Science desta semana.

Eles usaram relógios ópticos de alta precisão criados em 2005. Colocaram um relógio acima do outro, em uma distância de apenas 33 centímetros. E o tempo, pasmem, andou mais rápido no relógio de cima. Mais precisamente, em uma frequência 0,0000000000000001 (ou 1/1015) mais rápida.

Nada que sentiríamos na pele: a diferença adicionaria um tempo inimaginavelmente pequeno à vida de uma pessoa com 79 anos. Mais precisamente, 25 bilionésimos de um segundo.

Precisão

Dois relógios ópticos colocados a 33cm de distância e pronto: eis a prova da relatividade geral (foto: reprodução / Science).

Esse de tipo de experimento com escalas mais simples (33 centímetros é realmente muito pouco quando se pensa em relatividade!) só é possível devido à precisão do relógio óptico desenvolvido pelo Nist. Para se ter uma ideia, calcula-se que, em 3 bilhões de anos, o relógio óptico tenderá a perder a sincronia de apenas um segundo. Uma defasagem irrisória.

Relatividade restrita

O relógio óptico do Nist também é capaz der provar, em velocidades baixíssimas, a teoria da relatividade restrita de Einstein. Só para lembrar: essa teoria diz que quanto maior a velocidade de um corpo, mais lentamente o tempo passa para ele.

De modo geral, essa teoria é conceitualmente aceita por explicações que pressupõem paradoxos ou veículos imaginários – como o trem relativo de Einstein, que atinge, em suposição, a velocidade da luz.

A experiência ajudaria no cálculo de mudanças climáticas, na astronomia, geologia e, até, em novas tecnologias como o GPS

Pois bem. A teoria da relatividade restrita já foi explicada na prática aqui na Terra. Com aviões que carregavam relógios de grande precisão e voavam a supervelocidades (incomparáveis, claro, à velocidade da luz).

Nada tão elegante, no entanto, quanto a solução da equipe de Chin-wen Chou, que induziu o movimento de um átomo dentro do relógio óptico. A partícula atingiu ridículos 33 km/h. O suficiente, porém, para detectar que o tempo passou mais rápido no relógio em que não houve estímulo de movimento.

Muito bom, e impressionante mesmo. Mas para que serve isso tudo?

Como explica Chin-wen Chou no podcast da Science, esse tipo de medição em níveis de precisão poucas vezes alcançados ajudaria no cálculo de mudanças climáticas, na astronomia, geofísica e, até, no aprimoramento de tecnologias como o sistema de posicionamento global – o popular GPS.
Fomte: Ciência Hoje