miniaturadaimagem|Átomos (representados como esferas azuis) retratados em um potencial de rede óptica 2D (representada como a superfície amarela) Um relógio de rede ótica é um tipo de relógio atômico que usa átomos neutros confinados em uma rede ótica, que é uma matriz periódica de luz laser, como sua referência de cronometragem. Nesses relógios, átomos de estrôncio ou itérbio são resfriados a quase zero absoluto e mantidos no lugar por feixes de laser que se cruzam, formando um padrão de luz estável em forma de 'caixa de ovos'. As transições de frequência ótica ultrafinas dos átomos funcionam como o sinal de tique-taque do relógio, com frequências de centenas de trilhões por segundo, muito mais altas do que as frequências de micro-ondas usadas em relógios atômicos de césio convencionais. Essa frequência mais alta permite que os relógios de rede ótica dividam o tempo em intervalos muito mais precisos. Ao sondar milhares de átomos presos simultaneamente e calcular a média de suas oscilações sincronizadas, os relógios de rede ótica alcançam estabilidade e precisão extraordinárias. Por exemplo, um relógio de césio (o padrão SI atual) pode variar um segundo em ~30 milhões de anos, enquanto um relógio de rede ótica de estrôncio variaria apenas cerca de um segundo ao longo de 30 bilhões de anos. Devido à sua precisão, eles são considerados os principais candidatos para uma futura redefinição do segundo no Sistema Internacional de Unidades (SI).
Desenvolvimento O conceito de relógio de rede ótica foi proposto pela primeira vez em 2001 por Hidetoshi Katori na Escola de Engenharia da Universidade de Tóquio (UTokyo). Katori reconheceu que aprisionar átomos neutros em uma rede de laser em um comprimento de onda mágico poderia fornecer uma referência de frequência superior, e ele é creditado com a construção do primeiro relógio de rede ótica do mundo em 2003 usando átomos de estrôncio. Neste experimento conduzido pelo grupo de Katori na UTokyo, átomos de estrôncio foram confinados em uma rede ótica unidimensional e sondados em uma transição ótica ultra-estreita, provando a viabilidade do conceito. O grupo de Katori mostrou que os átomos confinados na rede exibiram mudanças induzidas por movimento drasticamente reduzidas e introduziu a técnica do comprimento de onda mágico para cancelar perturbações induzidas pela rede. Este trabalho, juntamente com uma publicação da Nature de 2005 de um relógio de rede alcançando uma precisão muito melhor por um grupo liderado por Masao Takamoto da Riken, lançou as bases para a pesquisa do relógio de rede ótica. Desde a invenção do relógio de rede ótica, cientistas em vários países construíram versões usando átomos diferentes. Em 2006, um grupo liderado por Jun Ye e Andrew Ludlow no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia completou sua própria versão do relógio de rede ótica.
Referências
Categoria:Física atômica e molecular