Sugeriu-se detectar ondas gravitacionais analisando o espectro de emissão dos átomos.

Físicos mostram que ondas gravitacionais podem alterar a frequência da luz emitida por átomos, abrindo caminho para detectores quânticos compactos

Uma equipe internacional de cientistas propôs um método teórico para detectar ondas gravitacionais com base na análise da luz emitida por átomos.

As ondas gravitacionais - uma “ondulação no espaço-tempo” produzida por eventos cósmicos extremos, como a fusão de buracos negros - costumam ser buscadas por técnicas tradicionais que medem variações minúsculas de distância em interferômetros de quilômetros de extensão. A nova proposta segue outra direção: observar como as frequências da luz liberada por átomos se modificam.

Quando os átomos ficam excitados, eles emitem luz em uma frequência característica por meio de um processo conhecido como emissão espontânea. As ondas gravitacionais modulam o campo eletromagnético quântico, o que faz com que as frequências dos fótons emitidos mudem de acordo com a direção da emissão.

Segundo Jerzy Pachos, doutorando da Universidade de Estocolmo, esse efeito torna a emissão atômica dependente da direção. Embora a taxa total de emissão permaneça a mesma, “as frequências dos fótons variam conforme a direção, o que permite codificar informações sobre a direção e a polarização da onda gravitacional”.

Os pesquisadores observam que transições ópticas estreitas, usadas em relógios atômicos, oferecem um tempo de interação prolongado, tornando sistemas com átomos frios uma plataforma promissora para testes. Essa estratégia pode abrir caminho para detectores compactos de ondas gravitacionais, nos quais os conjuntos atômicos tenham apenas alguns milímetros.

“Nossos resultados mostram que as ondas gravitacionais podem deixar uma espécie de impressão na emissão espontânea dos átomos, o que abre novas possibilidades para sua detecção”, afirmou Navdeep Arya, coautor do estudo na Universidade de Estocolmo. Ainda assim, a implementação prática exigirá uma análise cuidadosa dos ruídos e novos experimentos.

O novo método pode complementar as abordagens já usadas para detectar ondas gravitacionais, como observatórios terrestres e espaciais. Ele também pode ser útil no estudo de ondas gravitacionais de baixa frequência, um alvo central de futuras missões espaciais.