Propôs-se detetar ondas gravitacionais através do espectro de radiação dos átomos.

Os físicos mostram que as ondas gravitacionais podem alterar a frequência da radiação dos átomos, abrindo caminho para detetores quânticos compactos

Uma equipa internacional de cientistas propôs um método teórico para detetar ondas gravitacionais com base na análise da luz emitida pelos átomos.

As ondas gravitacionais - uma «ondulação no espaço-tempo» - surgem em acontecimentos cósmicos catastróficos, como a fusão de buracos negros. Os métodos tradicionais de deteção recorrem à medição de alterações minúsculas nas distâncias, em interferómetros com quilómetros de extensão. A nova abordagem consiste em estudar as mudanças nas frequências da luz emitida pelos átomos.

Quando os átomos são excitados, libertam luz numa frequência característica através de um processo conhecido como emissão espontânea. As ondas gravitacionais modulam o campo eletromagnético quântico, o que faz variar as frequências dos fotões emitidos consoante a direção da emissão.

Segundo Jerzy Pachos, doutorando na Universidade de Estocolmo, este fenómeno torna a emissão atómica dependente da direção. Embora a taxa global de emissão permaneça inalterada, «as frequências dos fotões variam consoante a direção, o que permite codificar informação sobre a direção e a polarização da onda gravitacional».

Os investigadores sublinham que as transições óticas estreitas usadas nos relógios atómicos proporcionam um longo tempo de interação, tornando os sistemas com átomos frios uma plataforma promissora para testes. Esta abordagem pode abrir caminho a detetores compactos de ondas gravitacionais, nos quais os conjuntos de átomos têm apenas alguns milímetros.

«Os nossos resultados mostram que as ondas gravitacionais podem deixar uma espécie de impressão na emissão espontânea dos átomos, o que abre novas possibilidades para a sua deteção», afirmou Navdeep Arya, coautor do estudo da Universidade de Estocolmo. Ainda assim, a aplicação prática exigirá uma análise cuidadosa do ruído e mais experiências.

Este novo método pode complementar as abordagens já existentes para a deteção de ondas gravitacionais, como os observatórios terrestres e espaciais. Pode também revelar-se útil para estudar ondas gravitacionais de baixa frequência, que são um objetivo central das futuras missões espaciais.