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Certamente já ouviu falar do termo relógio atómico, mas não sabe exatamente o que é e não conhece a sua localização. Neste artigo, revelamos-lhe de onde este relógio fornece a hora exata e algumas informações básicas sobre o relógio atómico.
Localizações do relógio atómico
Na Alemanha, existem quatro relógios atómicos em funcionamento. Todos eles se encontram no Instituto Federal de Física e Metrologia, em Braunschweig.
- Um deles, o relógio de césio CS2, fornece-nos a hora exata desde 1991. O seu relógio de rádio em casa ou no pulso recebe, por exemplo, a hora exata deste relógio atómico.
- Na Áustria, existem vários relógios atómicos em funcionamento. A responsável por eles é a Agência Federal de Metrologia e Topografia, com sede em Viena.
- A hora atómica TAI provém de um relógio atómico na Suíça. O Laboratório de Tempo e Frequência da Agência Federal de Metrologia em Wabern, perto de Berna, também opera vários relógios atómicos.
Informações úteis sobre relógios atómicos
Os relógios atómicos são conhecidos pela sua precisão. Esta hora é normalizada desde 1967. A unidade de tempo utilizada para este efeito é o segundo.
- Um segundo corresponde exatamente a 9.192.631.770 oscilações de micro-ondas da radiação de césio. Essas oscilações são a base dos nossos relógios atómicos e do nosso tempo.
- O funcionamento de um relógio atómico baseia-se, como seria de esperar, na física, mas também na química. Nos relógios atómicos atuais, utiliza-se o isótopo 133 do césio.
- O seu funcionamento é complexo. Simplificando, um relógio atómico, tal como qualquer outro relógio, é composto por um contador e um gerador de impulsos.
- O césio funciona como gerador de impulsos no relógio atómico. Primeiro, é vaporizado num forno e, em seguida, concentrado num feixe num vácuo. Os átomos de césio encontram-se então no seu estado fundamental.
- Num campo magnético de micro-ondas, os átomos mudam de estado com uma determinada probabilidade e são então contados.
- O campo de micro-ondas é ajustado de forma a que sejam contados o maior número possível de átomos. Para um segundo, são as 9.192.631.770 oscilações de micro-ondas já mencionadas acima.
- A hora é tão exata porque a frequência de radiação das transições dos átomos de césio é quase constante. Assim, o relógio atómico em Braunschweig tem apenas um desvio de 13 milésimos de segundo por ano.
- A propósito, o relógio atómico não existe apenas desde a definição da unidade de tempo segundo em 1967.
- O primeiro relógio atómico foi desenvolvido já em 1949, no National Bureau of Standards, nos Estados Unidos. No entanto, na altura, o oscilador ainda não era átomos de césio, mas sim moléculas de amoníaco.
Por que os relógios atómicos determinam as nossas vidas
Sem relógios atómicos, o nosso dia a dia ficaria literalmente fora de sincronia. Embora permaneçam invisíveis, muitos sistemas modernos dependem diretamente da sua precisão.
- Navegação GPS: os satélites calculam distâncias com base em diferenças de tempo exatas. Um desvio de apenas um bilionésimo de segundo pode causar erros de posicionamento de vários metros.
- Telecomunicações: as redes móveis e os serviços de Internet sincronizam pacotes de dados através do tempo atómico.
- Rede elétrica: as frequências da rede e a distribuição de carga baseiam-se numa sincronização temporal precisa.
- Mercados financeiros: as bolsas de valores e os sistemas de negociação necessitam de carimbos de data/hora com precisão de milésimos de segundo para as transações.
Assim, a coordenação temporal internacional por meio de relógios atómicos garante a ordem num mundo digitalmente interligado.
Precisão em comparação: relógios atómicos, quartzo e mecânicos
Qual é realmente a precisão de um relógio atómico – e como se comporta em comparação com outros relógios?
- Um relógio mecânico pode apresentar um desvio de alguns segundos por dia, enquanto um relógio de quartzo perde apenas alguns segundos por mês. Um relógio atómico de césio, por outro lado, não se desvia nem um segundo em milhões de anos.
- Os modernos relógios atómicos óticos são ainda mais precisos: com a ajuda de luz laser, medem as oscilações de átomos como o estrôncio ou o itérbio e atingem uma estabilidade tal que só desviariam um segundo após mais de 30 mil milhões de anos.
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