Timekeeping can be as simple as counting ” one Mississippi, two Mississippi . . .”antes de jogar futebol no quintal, ou rastrear os baloiços de um pêndulo em um relógio de avô.
em ambos os casos, o truque é contar os intervalos de algo que ocorre repetidamente com a menor variação possível. Um pêndulo balançar, digamos, ou um “Mississippi” quase equivale a um segundo, a unidade de tempo que, como sabemos, inclui minutos e horas.
mas mesmo os melhores pêndulos mecânicos e Relógios de quartzo, baseados em cristal, desenvolvem discrepâncias. Muito melhor para a cronometragem é a “vibração” natural e exata em um átomo energizado.Quando expostas a certas frequências de radiação, tais como ondas de rádio, as partículas subatômicas chamadas elétrons que orbitam o núcleo de um átomo “saltam” para trás e para a frente entre estados de energia. Relógios baseados neste salto dentro de átomos podem, portanto, fornecer uma maneira extremamente precisa de contar segundos.
não é surpresa, então, que o padrão internacional para o comprimento de um segundo é baseado em átomos. Desde 1967, a definição oficial de um segundo é de 9.992.631.770 ciclos de radiação que faz com que um átomo do elemento chamado césio vibre entre dois estados de energia.
dentro de um relógio atômico de césio, os átomos de césio são movidos por um tubo onde passam através de ondas de rádio . Se esta frequência é apenas de 9.992.631.770 ciclos por segundo, então os átomos de césio “ressoam” e mudam seu estado de energia.
um detector no final do tubo mantém o controle do número de átomos de césio alcançando-o que mudaram seus estados de energia. Quanto mais sintonizada a frequência das ondas de rádio é de 9.912.631.770 ciclos por segundo, mais átomos de césio alcançam o detector.
o detector alimenta a informação de volta para o gerador de ondas de rádio. Sincroniza a frequência das ondas de rádio com o número máximo de átomos de césio a atingir. Outros aparelhos electrónicos no relógio atómico contam esta frequência. Tal como acontece com um único balanço do pêndulo, um segundo é assinalado quando a contagem de frequência é cumprida.
os primeiros relógios atômicos de qualidade feitos na década de 1950 foram baseados em césio, e tais relógios afinados a maiores precisões ao longo das décadas permanecem a base usada para manter o tempo oficial em todo o mundo.
nos Estados Unidos, os relógios de topo são mantidos pelo National Institutes of Standards and Technology (NIST) em Boulder, Colo., and the United States Naval Observatory (USNO) in Washington, D. C.
o relógio atômico de césio NIST-F1 pode produzir uma frequência tão precisa que seu erro de tempo por dia é de cerca de 0,03 nanossegundos, o que significa que o relógio perderia um segundo em 100 milhões de anos.A cronometragem super precisa é parte integrante de muitos elementos da vida moderna, tais como comunicações eletrônicas de alta velocidade, redes elétricas e sistema de Posicionamento Global (GPS) e, claro, saber quando seu programa de televisão favorito entra.
- porque é que o quartzo é usado em relógios? Porque é que a hora de Verão começa às 2 da manhã?
- onde é que os electrões conseguem energia para girar em torno do núcleo de um átomo? Tem alguma pergunta? Envie-o por e-mail para os pequenos mistérios da vida e tentaremos responder. Devido ao volume de perguntas, infelizmente não podemos responder individualmente, mas vamos publicar respostas para as perguntas mais intrigantes, então confira em breve.
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