Este artigo discute o desenvolvimento de relógios atômicos, por que a precisão é tão importante, como eles se desenvolveram e a próxima geração de relógios atômicos que oferecem maior precisão.

Os relógios atômicos estiveram conosco há mais de cinquenta anos e a maioria das pessoas ouviu falar deles e sabe que eles são muito precisos, mas quão precisos são eles e por que precisamos de relógios tão precisos?

Os relógios atômicos são usados ​​por muitos de nós, mesmo que não tenhamos conhecimento disso. O tempo que eles contam é transmitido ao redor do mundo e apanhado por servidores de tempo usando o protocolo NTP para sincronizar redes, eles são vitais para muitas tecnologias, como a navegação global por satélite e os horários dos sinais de TV.

Antes do desenvolvimento do relógio atômico, os dispositivos de cronometragem mais precisos eram relógios eletrônicos que perderiam um segundo ou dois por semana. Estes substituíram em grande parte os relógios mecânicos que ainda eram menos precisos.

A humanidade sempre teve um fascínio por acompanhar o tempo, mas saber que o tempo exato nunca foi tão importante. Uma diferença de segundo ou mesmo um minuto não afeta nossas vidas do dia-a-dia.

No entanto, à medida que a tecnologia avançou, a necessidade de um cronograma mais preciso aumentou. Os satélites que precisam ser navegados e se comunicar com a Terra a partir de centenas, milhares e até milhões de quilômetros exigem tempo exato. As ondas de luz e, portanto, de rádio, podem viajar 300,000 km a cada segundo, as ligeiras imprecisões no tempo podem ter diferenças maciças.

O primeiro relógio atômico preciso foi construído e o Laboratório Físico Nacional da Grã-Bretanha em 1955 pelo Dr. Louis Essen que baseou seu relógio em torno da oscilação do átomo de cesium-133. A idéia foi, na verdade, concebida pela primeira vez como 1879 quando Lord Kelvin propôs que a manutenção do tempo com base em como os átomos se comportassem seria uma maneira melhor de contar intervalos de tempo do que qualquer outra coisa.

A primeira geração de relógios atômicos (também conhecida como osciladores de césio) usou a freqüência desse átomo que oscila 9,192,631,770 vezes a cada segundo. O modelo de Essen era preciso para um segundo a cada 300, mas os desenvolvimentos do oscilador de césio significam que agora podem alcançar precisões de um segundo a cada 80 milhões de anos.

No entanto, à medida que as tecnologias se tornam mais avançadas, os cientistas se esforçam para fazer relógios melhores e mais precisos. Os relógios padrão do Rubidium não oferecem uma melhor precisão do que os modelos de césio, mas são menores e custam menos (os osciladores de césio geralmente são encontrados apenas em laboratórios de física em larga escala).

Foram desenvolvidos relógios usando apenas um único átomo que oferecem ainda mais precisão. Um relógio baseado em um único átomo de mercúrio alcançou uma precisão de um segundo em 400 milhões de anos e espera-se que um novo tipo de relógio de estrôncio que use luz seja ainda melhor.

O futuro dos relógios atômicos é cada vez maior precisão, combinado com a redução do tamanho e do custo deles. O Instituto Nacional Americano de Padrões e Tecnologia (NIST) revelou um relógio atômico de tamanho chip que possui uma precisão de milissegundos.

Os relógios atômicos são parte integrante das nossas vidas, sem os sinais de tempo que eles transmitem para o mundo, que são captados pelos servidores NTP, a comunicação moderna das compras pela Internet e o GPS e os avanços tecnológicos como a navegação por satélite tornar-se-iam impossíveis.

Este post foi escrito por Richard N Williams

Richard N Williams é um autor técnico e especialista em Server e Tempo indústria sincronização do NTP. Richard N Williams no Google+