A que ritmo os relógios de parede e relógios comuns desviam o seu tempo e produzem erros?

Precisão de qualquer relógio depende da frequência do seu oscilador. Os relógios mecânicos de pêndulo oscilam apenas uma vez em um segundo. Um relógio de pulso mecânico oscila cerca de 10 ciclos/segundo (10 Hertz). Um relógio eléctrico oscila a uma frequência de alimentação de 50 ou 60 Hz. Um relógio de cristal de quartzo oscila 32.768 ciclos/segundo. Quanto maior a frequência, maior é a precisão da medição do tempo, pois o tempo e a frequência são inversos um do outro. T = 1/f. Portanto, se o relógio pendular falhar um ciclo em uma hora, ele se desviará da hora correta em um segundo em uma hora. Se o relógio de pulso mecânico falhar um ciclo em uma hora, ele se desviará da hora correta em (1/10) segundo em uma hora. Se o relógio eléctrico falhar um ciclo em uma hora, desviar-se-á da hora correcta em (1/50) ou (1/60) segundo em uma hora. Se um relógio de cristal de quartzo falhar um ciclo em uma hora, ele se desviará da hora correta em (1/32.768) segundo em uma hora.

A maior parte dos relógios atômicos é composta de átomo de Césio. Nos relógios atómicos o tempo é medido medindo a frequência da divisão hiperfina do electrão dos 6s na concha exterior do átomo de Césio. Esta é a medição da frequência dos espectros de luz em linguagem simples. O padrão de tempo mundial relaciona 1 segundo com 9192631770 ciclos/seg. ou frequência Hertz dos espectros de luz em relógio atómico. Assim, todos os relógios atómicos compostos por átomos de Césio terão a mesma precisão. Mas pode haver uma pequena variação baseada na incerteza sistemática, estabilidade e reprodutibilidade.

Os cientistas estão a trabalhar na nova geração de relógios atómicos que são muito mais precisos do que o padrão actual dos relógios atómicos de Césio. NIST está desenvolvendo um relógio atômico ytterbium com incerteza sistemática de 1.4 parte em 10^18, estabilidade de 3.2 parte em 10^19 e reprodutibilidade produzindo uma diferença de freqüência abaixo de 10^18. A partir disto você pode ver que todos os relógios atômicos podem não ter a mesma precisão.