(Scientific American Brasil) Norman F. Ramsey pode não ser um nome familiar, mas se trata de um gigante do século 20 na área de física experimental. Sua obra-ciência básica lhe valeu o Prêmio Nobel 1989 de Física e estabeleceu as bases para tecnologias que agora são usadas por milhões de pessoas.Ele morreu na última sexta-feira com 96 anos.
Estudando como os átomos e as moléculas absorvem e emitem luz em campos magnéticos, Ramsey abriu caminho para estudos de ressonância magnética nuclear, a base de aparelhos de ressonância magnética. Suas investigações também levaram ao desenvolvimento dos relógios atômicos. Em seu artigo de julho de 1993 na Scientific American , que tive o prazer de editar, Ramsey e o co-autor Wayne Itano discutiram a necessidade de tempos cada vez mais precisos de manutenção:
“Poucas pessoas se queixam da precisão dos relógios modernos, mesmo que eles parecem correr mais depressa do que nós gostaríamos. Os comuns e baratos relógios de cristal de quartzo perdem ou ganham cerca de um segundo por semana - tornando-os mais do que suficientes para a vida cotidiana. Aplicações mais rigorosas, como as comunicações com veículos espaciais interplanetárias ou o acompanhamento de navios e aviões a partir de satélites, contam com relógios atômicos, que não perdem não mais do que um segundo por mais de um milhão de anos.
Pode parecerque não há muito espaço para a melhoria dos relógios ou mesmo uma necessidade para que sejam mais precisos. No entanto, muitas aplicações em ciência e tecnologia demandam toda a precisão que os melhores relógios podem reunir, e às vezes mais. Por exemplo, alguns pulsares (estrelas que emitem radiação eletromagnética em explosões periódicas) podem em certos aspectos, ser mais estáveis do que os relógios atuais. Tais objetos podem não ser precisamente cronometrados.Testes meticulosos da relatividade e de outros conceitos fundamentais podem precisar de relógios ainda mais precisos. Relógios como estes provavelmente estarão disponíveis em breve. Novas tecnologias, contando com o aprisionamento e resfriamento de átomos e íons, oferecem todos os motivos para acreditar que os relógios podem ser mil vezes mais precisos do que os já existentes. Se a história serve de guia, esses relógios futuros poderão mostrar que o que é pensado para ser constante e imutável pode em escalas mais finas ser dinâmico e mutável. Os relógios de sol, relógios de água e relógios de pêndulo do passado, por exemplo, eram suficientemente precisos para dividir o dia em horas, minutos e segundos, mas não podiam detectar as variações na rotação da Terra e a revolução.”
A aplicação chave de relógios atômicos está no Sistema de Posicionamento Global, que conta com cronometragem precisa e sinais de freqüência entre os satélites de modo que eles sabem onde estão e, assim, podem lhe dizer onde você está.
Ramsey pode ter sido mais conhecido pela criação do relógio maser de hidrogênio, que ele descreveu em seu artigo:
“Neste instrumento, uma descarga de freqüência de rádio quebra as moléculas de hidrogênio mantido em uma garrafa de alta pressão em seus átomos constituintes. Os átomos emergem de uma pequena abertura na garrafa, formando um feixe. Aqueles que estão em maior nível de energia são focalizados por campos magnéticos e entram com uma lâmpada de armazenamento especialmente revestida e rodeada por uma cavidade sintonizada e ressonante. No bulbo, alguns desses átomos caem para um nível mais baixo de energia, liberando fótons de freqüência de microondas. Os fótons irão estimular outros átomos a cair para um nível mais baixo de energia, que por sua vez libera fótons de microondas adicional. Desta forma, um auto-sustentável campo de microondas se acumula no bulbo, tendo assim, o nome de "radiação." A cavidade sintonizada em torno do bulbo ajuda a redirecionar os fótons de volta ao sistema para manter o processo de emissão estimulado.
A oscilação da radiação persiste enquanto o hidrogênio é alimentado no sistema. Um laço de arame na cavidade pode detectar a oscilação. O campo de microondas induz uma corrente no fio, o que leva para fora da cavidade de uma série de circuitos. Os circuitos convertem a corrente induzida a um sinal de baixa freqüência adequada para a geração de pulsos de sincronismo.”
O artigo completo, intitulado " A medição precisa do tempo ," traz opiniões de outros tipos de relógios atômicos e os seus prós e contras.
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