Os relógios atômicos são os dispositivos de cronometragem mais precisos já criados. Eles funcionam medindo as vibrações naturais dos átomos, que são incrivelmente estáveis e consistentes. O tipo mais comum de relógio atômico utiliza as vibrações dos átomos de césio, que são resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto e depois manipulados por micro-ondas.
Aqui está uma explicação simplificada de como funcionam os relógios atômicos:
Átomos de césio e microondas: 1.
Seleção de átomos de césio: Um feixe de átomos de césio é produzido e enviado através de uma série de ímãs que selecionam átomos com um nível de energia específico.
2.
Cavidade de microondas: Os átomos de césio selecionados entram em uma cavidade de micro-ondas precisamente projetada e preenchida com radiação de micro-ondas.
3.
Frequência de microondas: A frequência das microondas está muito próxima da frequência de ressonância natural dos átomos de césio (cerca de 9,2 mil milhões de ciclos por segundo).
Ressonância e transições atômicas: 4.
Absorção de ressonância: Quando a frequência das microondas corresponde à frequência de ressonância natural dos átomos de césio, um número significativo de átomos absorve a energia das microondas.
5.
Transição Atômica: Esta absorção de energia faz com que os átomos de césio sofram uma transição específica entre dois níveis de energia.
Tempo de detecção e medição: 6.
Detecção: Depois de passar pela cavidade de micro-ondas, os átomos de césio são detectados usando um detector que pode discriminar entre átomos excitados (energia mais alta) e átomos não excitados (energia mais baixa).
7.
Medição do tempo: O número de átomos de césio que passam pela transição específica (ressonância) é contado com precisão e relacionado à frequência de microondas precisamente conhecida. Essa frequência se torna a referência para manter o tempo.
Na prática, os relógios atômicos consistem em eletrônicos sofisticados e lasers para estabilizar, controlar e medir com precisão os diversos parâmetros envolvidos no processo. A estabilidade e a precisão dos relógios atômicos avançaram muito em campos como navegação, comunicação, posicionamento por satélite, pesquisa científica e muitas outras aplicações que exigem cronometragem precisa.
