Um relógio atômico é um tipo de relógio que usa um padrão ressonante de frequência como contador.Como o próprio nome diz, 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 pêndulo de relógio, 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. O seu funcionamento não é tão simples. Com base em estudos anteriores, os pesquisadores conhecem ...
a frequência máxima com que esses átomos libertam energia, a sua frequência de oscilação. Os mecanismos do relógio estimulam os átomos por meio de microondas e ondas magnéticas, até atingir essa frequência, que é interpretada como tempo de acordo com os padrões já conhecidos.
O primeiro relógio atômico foi construído em 1949 nos Estados Unidos. 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.
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.
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 75mW, tornando possível sua utilização em aparelhos movidos a pilhas ou baterias.
O Brasil possui, no Observatório Nacional (localizado na cidade do Rio de Janeiro, mais precisamente na Rua General Bruce no Bairro Imperial de São Cristóvão), dois relógios de átomos de Césio 133. 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).
Físicos americanos criam relógio atômico mais preciso do mundo
23/08/2013 - Físicos americanos revelaram, nesta quinta-feira (22), a criação do relógio atômico experimental mais preciso do mundo, com variação inferior a um segundo em 13,8 bilhões de anos, a idade estimada do Universo. O relógio funciona com átomos de itérbio e raios laser, o que permite uma regularidade de pulsação dez vezes superior à registrada nos relógios atômicos atuais. Em comparação a um relógio de quartzo, o novo dispositivo é 10 bilhões de vezes mais preciso.
O dispositivo tem importantes implicações potenciais, como na medida do tempo universal, na aferição dos GPS e sobre sensores de distintas forças, como gravidade, campos magnéticos e temperatura, explicou à AFP Andrew Ludlow, físico do Instituto Nacional de Normas e Tecnologia (NIST) e um dos principais autores do estudo, publicado na revista americana "Science".
"Trata-se de um progresso importante na evolução dos relógios atômicos da próxima geração atualmente desenvolvidos no mundo", destacou Ludlow.
Como os demais, os relógios atômicos mantêm a medida do tempo baseando-se na duração do segundo, que corresponde a um fenômeno físico que se reproduz regularmente, mas enquanto os relógios mecânicos utilizam o movimento de um pêndulo, os atômicos se baseiam na frequência sempre constante da luz necessária para fazer vibrar um átomo de césio, a referência internacional atual.
Os últimos relógios atômicos se baseiam em 10.000 átomos de itérbio resfriados ligeiramente acima do zero absoluto (-273,15 graus Celsius). Esses átomos estão presos em tramas óticas formadas por raios laser.O laser pulsa 518.000.000.000.000 vezes por segundo, criando uma transição entre os dois níveis de energia nos átomos que assegura uma vibração de uma regularidade inclusive maior que a de um átomo de césio e poderá conduzir a uma nova definição internacional do segundo e, por consequência, do tempo universal.
O que é um relógio atômico e como ele funciona?
Se você já leu Como funcionam os receptores GPS, sabe que os relógios atômicos são extremamente importantes para esse sistema. Você também pode ter ouvido falar sobre relógios atômicos em anúncios de novos relógios automaticamente sincronizados com o relógio atômico de Boulder, Colorado, EUA. Os relógios atômicos também são importantes para diversas finalidades científicas.
O trabalho de um relógio é manter um registro da passagem de tempo. Todos os relógios fazem isto contando os "tiques" de um "ressonador".
Em um relógio de pêndulo, o ressonador é um pêndulo e as engrenagens do relógio registram o tempo contando as ressonações (os movimentos de um lado para o outro) do pêndulo. O pêndulo normalmente ressoa a uma freqüência de um movimento por segundo. Um relógio digital usa as oscilações da linha de energia (60 ciclos por segundo nos EUA, 50 ciclos por segundo na Europa) ou as oscilações de um cristal de quartzo como o ressonador, e conta usando contadores digitais. A precisão do relógio é determinada pela precisão do ressonador na freqüência especificada.
Um relógio atômico é um relógio que utiliza as frequências de ressonância dos átomos como seu ressonador. De acordo com a Enciclopédia Britânica, o ressonador é "regulado pela freqüência da radiação eletromagnética por microondas emitidas ou absorvidas pela transição de quantums (alteração de energia) de um átomo ou molécula" (consulte o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia para obter um diagrama e a descrição do processo).
A vantagem dessa abordagem é que os átomos ressoam a freqüências extremamente consistentes. Se você pegar um átomo de césio e fizer com que ele ressone, ele ressonará exatamente na mesma freqüência de qualquer átomo de césio. O Césio-133 oscila a 9.192.631.770 de ciclos por segundo. Este tipo de precisão é completamente diferente da precisão de um relógio de quartzo. Em um relógio de quartzo, o cristal de quartzo é fabricado de forma que sua freqüência de oscilação fique próxima de alguma freqüência padrão, porém, as tolerâncias de fabricação fazem com que cada cristal seja ligeiramente diferente, e detalhes como a temperatura irão alterar a freqüência. Um átomo de césio sempre ressona na mesma freqüência identificada - e é isso que os torna tão precisos.
Fonte: http://pt.wikipedia.org
http://g1.globo.com
http://ciencia.hsw.uol.com.br