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Se alguém te perguntasse quanto tempo tem em um segundo, o que você responderia? Uma pessoa provavelmente responderia que um segundo é a unidade básica de tempo. Assim, um minuto contém 60 segundos, e 60 minutos formam uma hora, e assim por diante. Portanto, 1 segundo tem 1000 milissegundos ou 0,0166667 minutos, certo?
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No entanto, essa resposta, embora não esteja completamente incorreta, muitas vezes não leva em conta as complexidades envolvidas na definição precisa do segundo em termos de transições atômicas e padrões de frequência.
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A perspectiva tradicional reflete a maneira como o tempo é geralmente percebido no cotidiano, com base em dispositivos de medição de tempo convencionais, como relógios mecânicos ou digitais.
Por outro lado, existe uma compreensão mais aprofundada da definição do segundo, que muitas pessoas podem não estar cientes.
Quanto tempo tem em um segundo?
Se quisermos ser extremamente precisos ao responder essa pergunta, é essencial considerar a definição atual e formal do Sistema Internacional de Unidades (SI). O SI é o sistema de unidades de medidas amplamente adotado no mundo para padronizar medições, incluindo unidades como metros, quilogramas, segundos, amperes, kelvins, entre outros.
A gestão do SI fica a cargo da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), uma organização internacional que revisa e atualiza regularmente as definições das unidades para refletir avanços científicos e tecnológicos.
Com isso explicado, então seguimos:
Em 1967, a 13ª CGPM definiu o segundo da seguinte forma: “O segundo é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.”
Na sessão de 1997, a CGPM confirmou que: “Essa definição se refere a um átomo de césio em repouso, a uma temperatura de 0 K.”
E, em sua 26ª reunião (2018), a CGPM revisou as definições das unidades básicas do SI, incluindo o segundo, o qual definiu tomando o valor numérico fixo da frequência do césio ΔνCs, que é a frequência de transição hiperfina sem perturbações do estado fundamental do átomo de césio 133, como sendo 9.192.631.770 quando expressa na unidade Hz, o que é igual a s⁻¹.
Complicado? Isso é porque a definição moderna do segundo fundamenta-se em propriedades específicas do átomo de césio, proporcionando uma medida mais precisa e consistente do tempo. Para compreender isso melhor, talvez seja útil conhecer a evolução da convenção do segundo ao longo do tempo.
Qual é a origem do segundo?
Inicialmente, o segundo se definia em termos de frações do dia solar médio. Um dia foi dividido em 24 horas, cada hora em 60 minutos, e cada minuto em 60 segundos. Ou seja, o segundo era definido como 1/86.400 do dia solar médio
Todavia, astrônomos descobriram que essa definição não era precisa, pois a rotação da Terra não é perfeitamente constante.
Contudo, em meados do século XX, os avanços na tecnologia atômica trouxeram mudanças significativas. Pesquisas experimentais mostraram que um padrão atômico de intervalo de tempo, usando a transição entre dois níveis de energia em um átomo ou molécula, poderia ser mais preciso para a definição do segundo.
Em 1967, reconhecendo a necessidade de maior precisão, a 13ª CGPM decidiu substituir a definição do segundo. A nova definição baseava-se nos períodos de radiação correspondentes à transição hiperfina do átomo de césio 133.
Entretanto, as evoluções não se limitam aí. Tanto a CGPM, quanto a comunidade científica reconhecem a importância de aprimorar constantemente as definições das unidades fundamentais, assegurando uma precisão contínua nas medições de tempo e frequência.
Recentemente, progressos significativos foram alcançados por meio de pesquisas com relógios ópticos, impactando a acurácia da definição atual do segundo.
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