À medida que o horário de verão se aproxima, você verá muitos lembretes para mudar seus relógios uma hora antes, antes de dormir no sábado à noite. Isso nos fez pensar sobre os relógios que se colocam. Disponíveis amplamente por apenas US $ 10 ou US $ 15, esses relógios controlados por rádio são cada vez mais populares, pois se ajustam automaticamente a mudanças de horário e funcionam virtualmente em qualquer lugar dos Estados Unidos continentais. Você pode muito bem possuir um deles já. Mas você pode não saber como eles funcionam.
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A aparência de baixa tecnologia do relógio esconde um sistema elaborado para mantê-lo precisamente em sintonia com o que o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia considera tempo oficial: um relógio calibrado pelo movimento de uma moita de átomos de césio em Boulder, Colorado. Instalado no Laboratório de Medição Física do NIST, este é o relógio atômico oficial, e mantém tempo para todo o país.
O aparelho sofisticado - conhecido como NIST-F1 - é o mais recente de uma linha de relógios atômicos de alta tecnologia e foi oficialmente adotado como padrão de tempo dos EUA em 1999. A precisão do NIST-F1 está melhorando continuamente e, a partir de 2010, cientistas calculou que sua incerteza foi reduzida a ponto de não ganhar nem perder um segundo ao longo de 100 milhões de anos.
Este grau de precisão é alcançado por uma configuração tecnológica complexa. Em 1967, o Escritório Internacional de Pesos e Medidas definiu oficialmente um único segundo como o tempo que leva um único átomo de césio para fazer a transição entre os níveis de energia um determinado número de vezes - isto é, a frequência natural de ressonância do césio. O NIST-F1 é conhecido como relógio atômico de fonte de césio porque usa uma matriz de lasers tipo fonte para manipular átomos de césio e detectar essa freqüência com a maior precisão possível.
Dentro do dispositivo, seis lasers poderosos são direcionados a um gás contendo átomos de césio, diminuindo seu movimento e resfriando-os a temperaturas de apenas um milionésimo de grau acima do zero absoluto. Em seguida, um par de lasers verticais empurra a bola aglomerada de átomos de césio cerca de um metro para cima na cavidade, que é preenchida com radiação de microondas. À medida que desce, outro laser é apontado para os átomos e detecta quantos foram alterados pelas microondas. Os cientistas calibram a frequência de microondas para maximizar o número de átomos afetados.
O NIST usa essa medida da frequência de ressonância do césio como o segundo oficial para o padrão de tempo primário dos EUA. Mas como ele chega ao seu relógio controlado por rádio? O padrão oficial de horário é enviado para a WWVB, a estação de rádio de ondas curtas do NIST em Fort Collins, Colorado. Uma vez por minuto, o WWVB usa cinco antenas para transmitir um código digital indicando a hora oficial - incluindo o ano, a data, a hora, o minuto e se o horário de verão está em vigor - em todo o país.
A maioria dos relógios controlados por rádio é programada para receber esse sinal uma vez por dia com receptores embutidos e calibrar seu tempo de acordo. Os especialistas dizem que o seu relógio controlado por rádio funcionará melhor quando posicionado perto de uma janela voltada para a fonte da transmissão, Fort Collins. Muitos outros países têm suas próprias transmissões oficiais de tempo, baseadas em outros relógios atômicos.
Um relógio que permanece exato por 100 milhões de anos é muito bom, certo? Não para o NIST. Em 2010, eles anunciaram avanços no desenvolvimento de um novo "relógio de lógica quântica", que mantém o tempo baseado em um único átomo de alumínio. O novo relógio não ganhará nem perderá um segundo em 3, 7 bilhões de anos, relatam os pesquisadores, dando-lhe o título de relógio mais preciso do mundo.
Portanto, este ano, se o seu relógio automaticamente saltar uma hora à frente, às 2h da manhã de domingo, lembre-se de que uma intrincada configuração de lasers e átomos a milhares de quilômetros de distância é a razão. Certamente percorremos um longo caminho desde a observação de relógios de sol e relógios sinuosos.
