Relógio atômico

(Redirecionado de Relógio atómico)

Um relógio atômico (português brasileiro) ou relógio atómico (português europeu) é um tipo de relógio que usa um padrão ressonante de frequência como contador, ou seja, é um medidor de tempo que funciona baseado em uma propriedade do átomo, sendo o padrão a frequência de oscilação da sua energia. Como um relógio de pêndulo, o átomo pode ser estimulado externamente (no caso por ondas eletromagnéticas) para que sua energia oscile de forma regular, por exemplo: a cada 9.192.631.770 oscilações do átomo de césio-133 o relógio entende que se passou um segundo. Os elementos mais utilizados nos relógios atômicos são hidrogênio, rubídio e, principalmente, césio.[1]

Imagem não disponível. Era um relógio com um desenho de átomo nele, e um (super)computador perto dele.
Ilustração de um relógio atômico de fantasia.

FuncionamentoEditar

O seu funcionamento não é tão simples, mas pode se dizer que os relógios atômicos são projetados para medir um gás composto por milhares do mesmo tipo de átomo, a fim de obter uma estimativa de suas oscilações médias. Um relógio atômico típico faz isso usando primeiro um sistema de lasers para encurralar um gás de átomos ultracoolados em uma armadilha formada por um laser. Um segundo laser, muito estável, com frequência próxima à das vibrações dos átomos, é enviado para sondar a oscilação atômica e, assim, controlar o tempo.[2]

Com base em estudos anteriores, os pesquisadores conhecem a frequência máxima com que esses átomos libertam energia, a sua frequência de oscilação.[3] Os mecanismos do relógio estimulam os átomos por meio de ondas eletromagnéticas, até atingir essa frequência, que é interpretada como tempo de acordo com os padrões já conhecidos.[1]

Relógios emaranhadosEditar

Os relógios atômicos são os cronometristas mais precisos, com as melhores marcas de tempo. Eles erram um segundo em 15 bilhões de anos. Em geral, seu funcionamento segue o emaranhamento quântico que descreve um estado físico não clássico, no qual os átomos em um grupo mostram resultados de medição correlacionados, embora cada átomo individual se comporte como o lançamento aleatório de uma moeda. Se os átomos estiverem emaranhados, suas oscilações individuais se estreitariam em torno de uma frequência comum, com menos desvio do que se não estivessem emaranhados. As oscilações médias que um relógio atômico mede, portanto, têm uma precisão além do Limite Quântico Padrão. O relógio atômico emaranhado em torno de 350 átomos de itérbio, que oscila na mesma frequência muito alta da luz visível, o que significa que qualquer átomo vibra 100.000 vezes mais em um segundo do que o césio. Se as oscilações do itérbio podem ser rastreadas com precisão, os cientistas podem usar os átomos para distinguir intervalos de tempo cada vez menores.[4]

HistóriaEditar

 
Relógio atômico de Louis Essen

O primeiro relógio atômico foi construído em 1949 nos Estados Unidos.[5] Uma versão aprimorada, baseada na transição do átomo de césio-133 foi construído por Louis Essen em 1955 no Reino Unido. Isto levou a uma definição internacionalmente aceita acerca do segundo baseada no tempo atômico.[1]

Desde 1967, a definição internacional do tempo baseia-se num relógio atômico, assim como os relógios, satélites e aparelhos de última geração. Ele é considerado o mais preciso já construído pelo homem e mesmo assim atrasa: 1 segundo a cada 65 mil anos. Assim, o Sistema Internacional de Unidades (SI) equiparou um segundo a 9.192.631.770 ciclos de radiação, que correspondem à transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133.[1]

Em agosto de 2004, os cientistas do NIST (National Institute of Standards and Technology, sigla, em inglês, para Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia) apresentaram um relógio atômico do tamanho de um chip, que segundo eles, teria um milésimo do tamanho de qualquer outro modelo e consumindo apenas 75 mW, tornando possível sua utilização em aparelhos movidos a pilhas ou baterias.[1]

O Brasil possui, no Observatório Nacional, dois relógios de átomos de Césio 133.[6] As agências nacionais responsáveis pelos horários oficiais zelam pela manutenção de uma precisão de 10−9 segundo por dia (isto é, 0,000 000 001 segundo ou ainda, um bilionésimo de segundo).[1]

Em junho de 2019, a NASA ativou um relógio atômico que pode abrir o caminho para viagens espaciais autônomas.[7]

Ver tambémEditar

Referências

  1. a b c d e f «E-Escola - Segundo avançado» 
  2. «New type of atomic clock keeps time even more precisely: The design, which uses entangled atoms, could help scientists detect dark matter and study gravity's effect on time». ScienceDaily (em inglês). Consultado em 19 de dezembro de 2020 
  3. «Funcionamento do relógio atomico» 
  4. «Quantum-Entangled Atomic Clock Is Possibly World's Most Accurate Timekeeper». interestingengineering.com (em inglês). 17 de dezembro de 2020. Consultado em 19 de dezembro de 2020 
  5. «O primeiro relógio atômico do mundo» 
  6. «Átomos de césio do Observatório Brasileiro». Consultado em 30 de novembro de 2014 
  7. «NASA activates deep space atomic clock». Tech Explorist (em inglês). 28 de agosto de 2019. Consultado em 28 de agosto de 2019 

Ligações externasEditar

  • "Acerte seu Relógio": sincronismo em tempo real, diretamente do Relógio Atômico de Césio brasileiro.
  • NTP.br: servidores brasileiros públicos para sincronizar a hora correta para seu computador.