Por que é hora de redefinir o que é um segundo?

O tempo, pode não parecer, mas é o mesmo para todos. E o segundo, uma unidade fundamental do tempo, não sofreu nenhuma alteração em mais de 70 anos. Entretanto, o avanço da tecnologia está mostrando que está na hora de atualizar e fazer com que fique mais precisa a definição do que é um segundo.

Esse ponto de vista é compartilhado pelos pesquisadores do Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM, em francês). Por isso, os meteorologistas do BIPM, junto com especialistas de vários outros países, estão no preparo para mudar a forma de medição do segundo.

Isso é possível porque o BIPM, que tem sede em Paris, é o organismo responsável pelo estabelecimento dos padrões internacionais dos sistemas de unidades de medida. Claro que essa é uma operação bem delicada, mas o resultado pode ser fundamental para mudar a maneira como se compreende o universo.

O que é um segundo?

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O segundo nada mais é do que a unidade básica de medição do tempo no sistema internacional de medidas. No entanto, baseadas no segundo, outras unidades básicas de medida são definidas, como por exemplo, o metro (comprimento), o quilograma (massa), o ampere (corrente) e o kelvin (temperatura).

A definição de metro feita pelo BIPM, por exemplo, é “o trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um período de 1/299.792.458 de segundo”.

Durante milênios, a humanidade usou a astronomia para definir suas unidades de tempo. No entanto, desde 1967, isso é feito a partir da observação dos átomos para se definir o segundo. Isso acontece porque os átomo têm um comportamento mais preciso do que a rotação da Terra, que não é um movimento uniforme.

Tanto que os cientistas observaram que nosso planeta vem girando de forma mais lenta. Como resultado, os dias têm ficado, em média, 1,8 milissegundos maiores a cada século que passa.

Além disso, vários estudos mostraram em 2020 que, nos últimos 50 anos, a Terra começou a girar mais rápido. Por conta disso, mesmo que essa mudança seja uma coisa imperceptível, o “segundo astronômico” nem sempre é igual. Em contrapartida, as partículas atômicas se movem de uma maneira mais precisa previsível.

Segundo atômico

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Portanto, a partir de 1967, o segundo começou a ser definido com base na oscilação das partículas de átomos de césio 133 quando elas são expostas a um tipo especial de micro-ondas. Essa medida é feita com o chamado relógio atômico.

Quando os átomos de césio 133 são expostos a essas micro-ondas, eles se comportam como um pêndulo que “oscila” 9.192.631.770 vezes por segundo.

Antes disso, o segundo que era tomado como referência para contar as oscilações se baseava na duração de um dia do ano de 1957, que era determinado a partir do comportamento da Terra, da Lua e das estrelas. Contudo, o BIPM definiu que essa medida seria calculada a partir da quantidade de oscilações das partículas de átomos de césio 133.

Como resultado, atualmente, o segundo é definido como o tempo que o césio leva para oscilar 9.192.631.770 vezes.

Novo segundo

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A definição de segundo pode ter sido a mesma desde 1967, mas parece que ela está com seus dias contados. Isso porque há aproximadamente uma década existem relógios ópticos atômicos que conseguem observar o “tique-taque” de átomos que conseguem oscilar bem mais rápido do que o césio.

Temos como exemplo o tique-taque do itérbio, do estrôncio, do mercúrio ou do alumínio. Esse comportamento é como se o relógio atômico tivesse uma lupa que desse a ele a possibilidade de detectar mais oscilações e definir o segundo com maior precisão.

Atualmente, existem dezenas desses relógios ópticos em vários países. O que se espera, como já foi visto em alguns experimentos, é que as várias medições possam ser comparadas para comprovar os resultados obtidos.

O plano do BIPM é usar os relógios ópticos atômicos para medir o segundo. Contudo, ele ainda está definindo os critérios que serão usados para fazer essa medição. Independente disso, o mais importante é comprovar a precisão prometida pelos relógios ópticos.

Outro ponto é que os relógios ópticos atômicos são dispositivos bem complexos, e muitos deles exigem todo um laboratório para poderem operar. “Alguns desafios enfrentados por estes aparelhos são, por exemplo, emitir o tipo de radiação laser com precisão exata para fazer com que os átomos oscilem de forma correta, ou tenham pulsos de laser ultravelozes com intervalos mínimos, para não perder as oscilações que devem ser contadas”, pontuou o pesquisador Jeffrey Sherman, do departamento de tempo e frequência do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST).

Por conta disso, de acordo com Gérard Petit, pesquisador da equipe de tempo do BIPM, se tudo sair como planejado, os novos critérios devem começar a ser definidos em junho desse ano e entrar em vigor a partir de 2030.

Fonte: BBC

Imagens: BBC