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terça-feira, 16 de outubro de 2012

Se posso escolher, posso Mudar


Nós estamos sempre fazendo exatamente aquilo que queremos fazer. SEMPRE. Estejamos conscientes disso ou não. A vida é muito diferente para aquele que já se percebeu autor, o grande responsável, e não (mais) uma vítima dos acontecimentos, do meio externo, de si mesmo. É esta, pois, a importância de se fazer escolhas conscientemente (inclusive, escolher pensamentos ou como pensar)… Não para controlar os resultados, mas para ser verdadeiramente livre. Quando se está sempre só reagindo ou agindo baseado em impulsos ou condicionamentos, se está preso, escravizado por pensamentos e emoções que pensa não poder controlar. Assim, se é controlado pela mente, não é quem a controla. Entretanto, só é possível ser livre, só é possível mudar, evoluir, com algum grau de controle sobre si mesmo. Tal controle requer alguma consciência. Então, a maior e mais importante questão passa a ser: como crescer em consciência? Assim nos diz o Swami Dayananda Saraswati:
“Que é domínio da mente? É controlar ou investigar a massa cinzenta, as células do cérebro? Não. Aquilo que deve ser dominado não é o cérebro. O que deve ser dominado é a sua maneira de pensar. A mente é um caleidoscópio colorido de pensamentos fantasiosos que vêm e vão. Nem constante nem inquieta, sujeita a súbitos movimentos caprichosos, a mente é volúvel por natureza. Mas eu, o pensador, não necessito preencher as fantasias, nem ceder aos caprichos. Muitas são as fantasias e noções, isto é a mente. Mas eu sou a autoridade aprovadora.
Mesmo em termos relativos, a mente não é uma entidade definida, mas apenas uma coleção mutante de pensamentos moldados pela minha forma de pensar. Em geral, estas maneiras de pensar são de três tipos: impulsiva, na qual pensamentos não examinados, nascidos do instinto, mantêm o poder; mecânica, na qual um condicionamento prévio existente direciona a mente; e deliberada, onde o meu buddhi, a função avaliadora da mente, conscientemente examina as minhas idéias, aceitando-as ou descartando-as, de acordo com a minha estrutura de valores.
Existe um quarto modo de pensar: espontâneo, no qual os meus pensamentos, sem deliberação, concordam com os mais altos valores universais. Este tipo de pensar espontâneo só se manifesta, em nível absoluto, naquele que tem o autoconhecimento. Num nível relativo, o pensar espontâneo reflete o grau em que os valores universais se tornaram valores pessoais e assimilados. Em essência, o pensar espontâneo é o completo atmavinigraha (domínio sobre as minhas maneiras de pensar, sobre a mente). Como preparação para o autoconhecimento, no preocupamos com atmavinigraha relativo.
Atmavinigraha, domínio sobre minhas maneiras de pensar, pode ser somente relativo, uma vez que o completo controle requer conhecimento do Ser. Apenas este pode destruir por completo o domínio de gostos e aversões que impulsionam e condicionam minha maneira de pensar.
O que é domínio relativo? O domínio completo é caracterizado por espontaneidade. Se sou impulsivo ou condicionado, não sou um mestreSe sou deliberado, não sou um mestre completo. Mas, através da deliberação, posso ser um mestre relativo. O domínio relativo é caracterizado por vigilância edeliberação. Tenho um domínio relativo sobre meus modos de pensar, quando racionalmente examino meus pensamentos e os aceito de maneira consciente ou os descarto. O domínio relativo significa tanto submeter todos os impulsos a um exame racional rigoroso como também quebrar qualquer hábito de cair no automatismo.
Tudo que envolve atmavinigraha é atenção e vigilância. Se estou alerta e consciente do que minha mente está fazendo, sempre terei escolha sobre a minha maneira de pensar. Com escolha, posso mudar. Posso submeter o comportamento aos valores. Com escolha, posso aprender com os erros. Com escolha, posso manter compromissos frente a distrações. A escolha requer um estado alerta, o que torna possível um domínio relativo sobre meus modos de pensar.”

segunda-feira, 15 de outubro de 2012

RELÓGIO ATÔMICO


APRESENTAÇÃO

Graças a importantes avanços técnicos, a arte de marcar o tempo de forma ultraprecisa, vem avançado rapidamente nos últimos anos. Hoje em dia, um bom Relógio de Césio marca os segundos com uma margem de erro de 10-13, o que equivale a diferença de um segundo em 300.000 anos.
Mas os protótipos bem sucedidos de Relógios Ópticos que extraem o tempo de átomos de cálcio ou íons de mercúrio, levaram os físicos a esperarem que dentro de três anos, essa margem de erro baixe para 10-18.
Antes de prosseguir, que tal dar uma olhadinha na História dos Relógios para entender sua criação e evolução?

HISTÓRIA DOS RELÓGIOS

Ao longo da história, várias foram as tentativas de se medir o tempo. Inicialmente a necessidade de marcar as divisões do dia e da noite deu origem aos Relógios de Sol. Com o passar do tempo, por volta do século XIII, o interesse por um instrumento mais confiável de medida, levou os artesões medievais à construção do primeiro Relógio Mecânico. Este já atendia as necessidades dos mosteiros e comunidades urbanas mas ainda não tinha precisão suficiente para aplicações científicas, pois atrasavam ou adiantavam em média 15 minutos por dia.
No final de 1656, um jovem astrônomo e matemático chamado Christiaan Huygens projetou o primeiro Relógio de Pêndulo , que era cem vezes mais preciso que os seus antecessores, com uma variação de cerca de um minuto por semana.
Esse tipo de relógio foi muito utilizado até a descoberta de uma fonte de freqüência extremamente uniforme e confiável: o quartzo. Os primeiros Relógios de Quartzo instalados em 1939, tinham variações de apenas dois milésimos de segundo por dia. E no fim da segunda guerra, sua precisão já tinha aumentado para o equivalente a um segundo a cada 30 anos. Mas a tecnologia do quartzo também não permaneceu como padrão por muito tempo.
Em 1948 foi criado o primeiro Relógio Atômico baseado na freqüência de ressonância natural do átomo, a oscilação entre dois de seus níveis de energia.
Na década de 50, experiências nos EUA e na Grã-Bretanha levaram ao desenvolvimento do Relógio Atômico de Fonte de Césio . Hoje, o tempo marcado por Relógios de Césio, tem uma precisão superior a um nanossegundo por dia.
Mas o que significa essa precisão? E o que na verdade quer dizer um segundo?

SEGUNDO

Em 1967, a definição internacional do tempo passou a basear-se no átomo de césio, hoje, um segundo equivale a 9.192.631.770 oscilações da freqüência de ressonância natural deste elemento.
A partir de escalas de tempo fornecidas por 150 relógios atômicos distribuídos pelo planeta, é calculada uma média ponderada, considerada o padrão primário de freqüência. Dessa forma podemos dizer que a rigor para medir o tempo, os relógios devem considerar o Césio, e essa é uma das grandes dificuldades dos fabricantes de relógio.

RELÓGIO ATÔMICO

A princípio os relógios atômicos funcionam exatamente como todos os outros relógios, eles possuem um oscilador que vibra regularmente e um contador que converte o número de oscilações em segundos. Num Relógio de Césio , como veremos a seguir, esse dispositivo não é mecânico (como um pêndulo), nem eletromecânico (como um cristal de quartzo). É quantum-mecânico: um fóton de luz é absorvido pelo elétron da camada externa do átomo de césio, fazendo com que este elétron inverta o seu campo magnético e spin associado a ele. Ao contrário dos pêndulos e cristais, todos os átomos de césio são idênticos e invertem o seu spin quando atingidos por uma microondas de frequência 9.192.631.770 ciclos por segundo.
Mas nada é tão simples em Física Quântica. Para complicar as coisas temos o Princípio de Incerteza de Heisenberg que estabelece limites exatos para o grau de precisão com que é possível medir a frequência de um átomo isolado. Para superar esse limite os cientistas consideram mais de um milhão de átomos por vez. Como nesse caso não se trata de apenas uma medida, não transgride as leis da mecânica quântica.
Mas as dificuldades não acabam aí, pois tal solução cria novos problemas. Dentro de um relógio de césio um forno aquece o metal até este ferver tornando-se um gás. Devido a energia térmica, os átomos aquecidos se movimentam aleatoriamente, alguns se movimentam tão rápido que é como se para eles o tempo tivesse parado (devido a relatividade ), enquanto para outros as microondas parecem ter uma frequência maior ou menor do que realmente têm (devido ao efeito Doppler).
Mas dessa forma os átomos não se comportam mais de forma idêntica, e anteriormente vimos que a vantagem do átomo sobre os outros osciladores (pendulo ou quartzo) é justamente o fato de todos serem idênticos. Pois bem,o que será que Heisenberg teria sugerido? Que tal abaixar a temperatura? Com a temperatura mais baixa, a energia térmica também diminui e com ela a velocidade dos átomos, diminuindo os efeitos relativísticos e de Doppler.
Atualmente os quatro ou cinco melhores relógios atiram balas de césio super resfriado numa câmara de microondas, como mostra a figura acima. Para condensar o gás aquecido de césio numa bala, seis feixes de laser se intercruzam, desaceleram os átomos, fazendo-os chegar a uma temperatura menor que dois microkelvins, quase repouso total. Essas balas gasosas são lançadas numa cavidade de microonda, que altera o spin do seu elétron da última camada do césio. Um laser de prova excita novamente os átomos para descobrir quantos deles chegaram ao estado desejado. Um circuito de realimentação ajusta a frequência da microonda até ela detectar a ressonância natural do momento em que acontece a inversão do spin do átomo de césio, e liga o contador do relógio.
Mas os relógios de fonte ainda deixam a desejar, já que para se obter um bom segundo, deveríamos aumentar a altura da fonte. Hoje um relógio de fonte de dois metros de altura, tem meio segundo para inverter o spin, para duplicar esse tempo deveríamos quadruplicar a altura da fonte. Ao invés de abrir um buraco no teto do laboratório, os cientistas pretendem levar os relógios de fonte para o espaço. Com a gravidade zero, uma bala lançada a 15 centímetros por segundo numa fonte de 74 centimetros, proporcionaria 5 a 10 segundos de observação, aumentando assim a precisão na medida do segundo.
Relógios baseados em outros átomos vêm sendo desenvolvidos com o intuito de aumentar ainda mais a precisão, e superar os problemas dos Relógios de fonte de césio. Entre esses relógios destaca-se o Relógio Atômico Óptico , que se baseia num único átomo de cálcio ou em íons de mercúrio. A margem de erro desse tipo de relógio será abaixo de 10-18.

Tire as suas dúvidas...

Princípio de Incerteza de Heisenberg

O que o princípio da incerteza diz essencialmente é que não existe meio de medir com precisão as propriedades mais elementares do comportamento subatômico. Ou melhor, quanto mais precisamente você mede uma propriedade menos precisamente você pode conhecer outra. Mais certeza de uma, mais incerteza de outra.
Heisenberg, ao investigar as medições comuns aos físicos, tais como: posição, velocidade, quantidade de movimento, energia e tempo. Chegou a uma conclusão surpreendente que levou ao desenvolvimento de sua teoria. No caso de partículas subatômicas, para observar por exemplo a posição do elétron, era necessário fazer algo rebater nele - luz, por exemplo. Em outras palavras, você tem que introduzir uma forma de radiação, a qual tem sua própria energia, e essa energia vai perturbar o caminho do elétron em maior ou menor grau. De fato, quanto mais precisamente se deseja medir a posição de um elétron, mais energia deverá ser adicionada a radiação incidente, e portanto maior será a variação na quantidade de movimento do elétron. No entanto, se o que você deseja é medir a quantidade de movimento, então a interferência da radiação deve ser minimizada, mas dessa forma, torna-se impossível determinar precisamente a posição do elétron.
Resumindo, radiação de alta energia dará a você dados mais precisos sobre a posição do elétron em um dado momento, enquanto que destrói a evidência de sua velocidade inicial. Radiação de baixa energia dará a você dados mais precisos sobre a rapidez com que ele se move em um dado tempo, enquanto que encobre os dados sobre sua localização. E o que é ainda mais estranho, o próprio ato de observar a posição de um elétron vai fazer com que ele "se comporte" mais como uma partícula, enquanto que o ato de medir sua energia fará com que ele "se comporte" mais como uma onda.
Depois dessas conclusões, Heisenberg definiu uma fórmula para expressar como se comporta essa incerteza: Sendo dx a incerteza na posição, dp a incerteza na quantidade de movimento e h a constante de Planck, o Princípio de Incerteza pode ser definido como:
dx dp > h
Ou ainda
dE dt > h
Onde dE é a incerteza na medida da energia e dt é a incerteza no tempo.
Isto é, a incerteza nunca pode ser reduzida a zero, e quanto melhor você medir uma quantidade mais incerta será a outra.
Não é que o nosso conhecimento sobre as partículas atômicas seja incerto porque nossas técnicas de medição ainda não são suficientemente boas. O ponto é que técnica alguma jamais poderá superar a incerteza fundamental do comportamento de grandezas quânticas.
Em termos práticos, o que o princípio da incerteza sugere é que você não pode tratar partículas quânticas como se fossem iguais aos objetos de nossa vida diária - objetos que podemos apontar e dizer: "Este objeto está aqui, agora, e é para lá que ele está indo". Os aspectos essenciais de uma partícula (posição, velocidade, quantidade de movimento, energia) nunca podem ser imediatamente observados com precisão - o próprio ato da observação, inevitável e irremediavelmente, distorce pelo menos uma dessas características.

Spin

É o momento angular intrínseco de uma partícula subatômica. Na física atômica e de partículas existem dois tipos de momento angular: o momento angular de spin e o momento angular orbital. O spin é uma propriedade fundamental de todas as partículas elementares e existe ainda que a partícula não se mova; o momento angular orbital se deve ao movimento da partícula. O momento angular total de uma partícula é uma combinação dos momentos angulares orbital e de spin. A teoria quântica afirma que o momento angular de spins pode assumir determinados valores discretos. Esses valores discretos se expressam como múltiplos inteiros ou semi-inteiros da unidade fundamental do momento angular

Energia Térmica

As moléculas constituintes da matéria estão em contínuo movimento, denominado agitação térmica. A energia cinética associada a esse movimento é chamada energia térmica. Podemos considerar a temperatura de um corpo como sendo a medida do grau de agitação de suas moléculas. Dessa forma , supondo não haver mudanças de fase, quando o corpo recebe energia térmica, suas moléculas passam a se agitar mais intensamente: a temperatura aumenta. Ao perder energia, as moléculas do corpo se agitam com menor intensidade: a temperatura diminui.

Relógio de Sol

O relógio de sol mais primitivo que se tem conhecimento, era constituido de uma haste vertical fincada na terra. Associava-se o movimento da sombra provocada por esta haste com o passar do tempo durante o dia, podia-se saber quanto tempo de luz ainda restava antes de chegar o anoitecer. Mais tarde alguém teve a ótima idéia de inclinar esta haste em direção ao polo celeste, dando origem ao primeiro quadrante solar, fazendo com que as horas fossem razoavelmente iguais em todos os dias do ano, melhorando muito a precisão da pequena vareta enfiada no chão. A preocupação do homem com a medida do tempo foi ficando cada vez maior, o que levou a criação do relógio de água que eram usados para medir o tempo durante a noite ou quando não havia sol. Mais tarde ainda surgiram as ampulhetas ou relógios de areia.
http://www.observatorio.diadema.com.br/index2.html
Neste site você encontra um projeto que utiliza o "Relógio de Sol" como recurso pedagógico na área de ciências , História e Geografia.
http://www.caern.com.br/relogiodosol/

O Relógio de Sol apresentava desvantagens: só funcionava no período diurno e em dias ensolarados. Essa dificuldade fez com que se procurasse novas formas de medir o tempo. Observou-se que um líquido em um reservatório, ao vazar por um pequeno orifício, mantinha uma certa regularidade. A partir desta idéia, criou-se, então, o Relógio de Água ou Clepsidra. Esses relógios constituíam-se por dois recipientes, marcados com escalas uniformes de tempo, dispostos de forma que a água pudesse escoar, por gotejamento, de um para o outro. Um flutuador (bóia) auxiliava as leituras temporais. Esses relógios não eram muito precisos, devido à variação da temperatura que alterava a viscosidade da água, tornando o fluxo irregular.

Relógio Mecânico

Os primeiros relógios mecânicos foram construídos por volta de 1300. Eles possuiam pesos descendentes (responsáveis pela força motriz), engrenagens (que transmitiam a energia) e um dispositivo chamado escape (a peça mais inovadora dos primeiros relógios mecânicos. O escape controla a rotação das engrenagens e transmite a energia destinada a manter o movimento do oscilador, o qual por sua vez, regula a velocidade de operação do relógio.
Este foi UM DOS PRIMEIROS RELÓGIOS MECÂNICOS.
Construído entre 1327 e 1336. Encomendado por
Richard de Wallingford, matemático inglês e abade da
Abadia de Santo Albano, para ajudar os frades a
seguir a rotina diária.



Graças aos seus estudos ,ao estabelecer as leis do pêndulo, Galileu viu nesse instrumento a possibilidade de utiliza-los como reguladores de tempo, porem o inventor do relógio utilizando os princípios do pêndulo foi Huygens em 1657. No relógio de Huygens, o movimento do pêndulo, influenciado pela gravidade, substitui a oscilação, movida por meios puramente mecânicos, do filiot horizontal. O rítmo do pêndulo passa a regular a ação da haste do escape e a rotação das rodas, as quais por sua vez, transmitem de forma mais confiável e precisa a ação de mecânismo aos ponteiros do mostrador.

Relógio de Quartzo

No fim da década de 60, o oscilador mecânico foi substituido por um oscilador eletrônico baseado no uso de transistores. Os cristais de quartzo são piezelétricos, ou seja, vibram quando submetidos a uma diferença de potencial. Quando é conduzido pela voltagem até sua frequencia harmônica, o cristal oscila de maneira ressonante, como um sino. A saída do oscilador é então convertida em impulsos apropriados aos circuitos digitais do relógio, que operam um visor digital ou ponteiros acionados eletricamente.

Relógio Óptico

Usando uma elaborada tecnologia de laser e um único átomo de mercúrio, cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos criaram o relógio mais preciso do mundo. O aparelho, um novo tipo de relógio atômico, produz 1 quatrilhão de "tiques" por segundo - os atômicos atuais, de césio, batem num intervalo 100 mil vezes menor. O chamado relógio óptico (porque utiliza um laser) foi descrito na revista científica norte-americana "Science" (www.sciencemag.org).

Efeito Doppler

Você já percebeu que quando um carro passa buzinando, o som de sua buzina é mais agudo quando se aproxima e mais grave quando está se afastando? Mas para quem está dentro do veículo o tom não muda.
O que será que está acontecendo? Porque essa diferença?
Em 1842, Christian J. Doppler, um físico austríaco, conseguiu explicar porque isso acontecia.
A velocidade do som no ar é de 344 m/s a 20 ºC. Quando a fonte sonora se desloca a uma velocidade relativamente grande, pelo menos uns 10% da velocidade do som, as frentes de onda que se aproximam são comprimidas e o som parece mais agudo, enquanto elas se rarefazem quando a fonte do som se afasta. Este fenômeno foi chamado de efeito Doppler.
Na luz, este efeito é mais difícil de ser observado. Um dos motivos é que a velocidade da luz é muito grande, c = 300 000 000 m/s.
Hoje o efeito Doppler é muito utilizado em instrumentos de medição, não ficando apenas limitados aos fenômenos acústicos, os radares por exemplo, utilizam o Efeito Doppler em ondas eletromagnéticas para detectar obstáculos.
Em 1924, Edwin Hubble analisando o espectro de galáxias distantes percebeu que eram constituidas dos mesmos materiais já conhecidos, só que suas raias estavam deslocadas para o vermelho. E quanto mais distantes maior o deslocamento para o vermelho (redshift).
De acordo com o efeito Doppler, quando uma fonte de luz está se aproximando do observador a frequência recebida será maior do que a frequência real e quando a fonte de luz está se afastando, a frequência recebida será menor do que a real. Se observar o espectro eletromagnético abaixo, você perceberá que a frequência da luz vermelha é a menor do espectro óptico, logo um deslocamento para o vermelho significa que a fonte (uma galáxia, por exemplo) está se afastando.
Com o Efeito Doppler podemos calcular a que velocidade uma galáxia está se afastando, e foi com isso que surgiu a idéia de Universo em expanção.

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

Relatividade

A teoria da relatividade é constituida por duas teorias diferentes: teoria da relatividade restrita e teoria da relatividade geral. Neste texto vamos na teoria da relatividade restrita que pode ser deduzida a partir de dois postulados propostos por Einstein em 1905.
1- Não se pode perceber o movimento absoluto.
2- A velocidade da luz é indepedente do movimento da fonte. Ou ainda, qualquer observador mede sempre o mesmo valor para a velocidade da luz.
Muitas das consequencias desses postulados contradizem o senso comum. Para entender algumas dessas consequencias imagine o seguinte:
Uma bola e dois meninos.
Um desses meninos chuta a bola que adquire uma velocidade V1 e ao mesmo tempo começa a correr com velocidade V2. O menino que continuou parado vê a bola se distanciando com velocidade V1, já o menino que está correndo vê a bola se distanciando com velocidade (V1 - V2).
Para entender melhor o que isso quer dizer imagine que a velocidade V1 da bola seja 10m/s e que a velocidade V2 do menino seja 5m/s. O menino que está parado vê a bola se distânciando a 10m/s, já para o menino que está correndo, a bola parece estar a ( 10- 5= 5m/s ).
No caso em que as velocidades são muito menores que a velocidade da luz ( c = 3 x 108 m/s ) esta relação é correta, mas se no lugar da bola tivéssemos um feixe de luz, com velocidade c? O segundo menino veria o feixe com velocidade (c - V2) ?
De acordo com o segundo postulado, a velocidade da luz tem o mesmo valor para qualquer observador, desta forma os dois meninos observarão a luz com a mesma velocidade c. O que contraria o senso comum.
A incoerencia dos cálculos clássicos levaram a formulação da uma transformação relativistica, que está de acordo com os postulados de Einstein. Esta transformação é conhecida como Transformação de Lorentz:
Considerando dois referenciais um parado e um se movendo com velocidade V sobre o eixo x:

A transformação de Lorentz fica:
x' = A ( x - V )
x = A ( x' - V )
t' = A ( t - Vx/c2)
t = A ( t' + Vx'/c2)
Onde A é uma constante dada por:
A = ( 1 - V2/c2)-1/2
Se observarmos a relação acima, poderemos perceber que quando V é muito menor que c, A é igual a 1. Que é exatamente o caso clássico.
Várias são as aplicações e consequências da transformação de Lorentz, uma delas é a dilatação do tempo e a contração do espaço.
Se imaginarmos dois eventos acontecendo no mesmo referencial, um no instante t1 e outro no instante t2 , a diferença de tempo entre esses dois eventos neste referencial será ( t1-t2 = tp ) onde tp é chamado tempo próprio. Atravéz da Transformação de Lorentz, podemos calcular qual seria diferença de tempo entre os dois eventos vistos de outro referencial:
t'2 - t'1 = A (t2-Vx'/c2) - A (t1-Vx'/c2) = A (t2 - t1)
t' = A tp
Como A é sempre maior do que 1, então o intervalo de tempo t' é sempre maior do que tempo próprio tp, o que é conhecida como dilatação do tempo.
O mesmo pode ser obtido para os comprimentos.
A distância entre dois eventos no mesmo referencial Lp poderá ser encontrado em função de outro referencial atravéz da transformação de Lorentz, o que resultará como mostra a equação abaixo, numa diminuição da distância.
L' = Lp/A
Esse efeito é conhecido como contração dos comprimentos ou contração de Lorentz.
Outra várias consequencias podem ser obtidas atravéz da Transformação de Lorentz e os Postulados de Einstein

Relógio atômico mais preciso do mundo marca novo recorde

Com informações do NPL, BBC e PSU - 26/08/2011
Relógio atômico mais preciso do mundo
Este é o relógio mais preciso do mundo, um relógio atômico de fonte de césio.[Imagem: National Physical Laboratory]
Melhor que relógio suíço
Uma nova aferição apontou que o relógio atômico do Laboratório de Física Nacional da Grã-Bretanha é o mais preciso do mundo.
Segundo a pesquisa, feita por pesquisadores norte-americanos e britânicos, o relógio CsF2 tem uma precisão de 2,3 × 10-16 - ele atrasa ou adianta um segundo a cada 138 milhões de anos.
O recorde anterior era de um relógio atômico feito com um único átomo de mercúrio, que corre o risco de errar um segundo a cada 70 milhões de anos.
Relógio de fonte de césio
O CsF2 é um relógio de fonte de césio que usa o movimento em forma de fonte dos átomos de césio para determinar a duração de um segundo.
Os átomos são reunidos em maços de cerca de 100 milhões e direcionados através de uma cavidade onde são expostos a ondas eletromagnéticas.
Estas ondas estimulam o átomo para que ele oscile de forma regular. O Sistema Internacional de Unidades (SI) considera que 9.192.631.770 ciclos de radiação equivalem a um segundo.
Tempo internacional
O novo relógio mais preciso do mundo pertence é um dentre um grupo de relógios de fonte de césio que foram construídas pelos laboratórios de tempo na Europa, nos Estados Unidos e no Japão, para servir como "padrão primário de frequência" para a medição de tempo.
Estas medições nacionais são reunidas para a geração de uma média para a produção do Tempo Atômico Internacional e do Tempo Universal Coordenado, que são usados como escalas de tempo em todo o mundo para tais processos críticos como as comunicações globais, navegação por satélite e tempo oficial para as transações financeiros e mercados de ações.
O método utilizado para melhorar o relógio do Reino Unido também poderá servir para avaliar os relógios de fonte de césio de outros países, melhorando substancialmente a medição mundial do tempo.


Como funciona o relógio atômico?


A princípio, de um jeito simples. Ele é basicamente um relógio comum, movido a quartzo, mas com uma diferença: a hora que ele marca é acertada sempre, sem parar. Isso porque os ajustes são feitos com base em átomos que "vibram" de um jeito extremamente preciso, bilhões de vezes por segundo. Por isso, esses relógios praticamente não atrasam nem adiantam. Os mais modernos erram no máximo dois bilionésimos, ou nanossegundos, por dia, contra dez milésimos dos melhores relógios de quartzo. Assim, para perder ou ganhar um segundo, um bom relógio atômico demoraria mais de 1 milhão de anos! E mesmo essas incorreções mínimas são eliminadas por uma rede mundial com centenas dessas máquinas interligadas via satélite. Parece exagero, mas não é. Muitas coisas nem sequer existiriam sem esse grau de precisão.
O Sistema de Posicionamento Global (GPS), que serve, entre outras coisas, para guiar via satélite os aviões, é uma delas. "O GPS diz a posição de um avião, por exemplo, calculando o tempo com que um sinal sai do satélite e chega à aeronave. Assim, um atraso de três nanossegundos no relógio do satélite significa um erro de 1 metro em sua posição", diz o físico americano Donald Sullivan, que comanda o relógio atômico mais preciso do mundo, no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos. Com tanta exatidão, esses relógios, criados em 1949, se tornaram a base da definição do tempo. Desde 1967, o intervalo de um segundo foi determinado como o tempo em que um átomo de césio 133, o mais usado nos relógios, "oscila" 9 192 631 770 vezes.
Ajuste eterno Átomos que vibram regulam os bilionésimos de segundos 1. Átomos de césio 133 são aquecidos e lançados em forma de raio
2. Ímãs separam os átomos capazes de receber energia
3. Aqui os átomos são expostos à energia em forma de ondas. Cada um deles só absorverá a energia se as ondas estiverem em uma freqüência de 9 192 631 770 hertz, ou ciclos por segundo (veja quadro acima)
4. Um oscilador de quartzo (igual ao dos relógios comuns) ajusta o mecanismo que envia ondas para ele lançar freqüências próximas àquela que o césio pode absorver. A freqüência ainda não é exata, pois o oscilador não é suficientemente preciso
5. Entre as diferentes ondas de freqüência, algumas estarão a exatos 9 192 631 770 hertz. Assim alguns átomos de césio receberão energia
6. Aqui os átomos que receberam energia são separados por ímãs e identificados por um detector, que avisa ao oscilador que ele atingiu a freqüência correta
7. A freqüência, agora exata, é dividida por 9 192 631 770 (o valor dela em hertz). O resultado é um pulso por segundo, que é marcado pelo relógio com precisão de bilionésimos. Para manter a exatidão, o processo é repetido o tempo todo
Na onda certa Freqüência é o número de ciclos — cristas e depressões — que uma onda dá em um segundo. Se uma onda estiver acima (linha azul) ou abaixo (linha amarela) de 9 192 631 770 ciclos por segundo, o átomo de césio 133 não receberá a energia que ela carrega. No caso do césio, esse longo número é a sua freqüência de ressonância, aquela em que esse átomo absorve ou emite energia (linha verde). Simplificando muito, é a freqüência em que ele vibra