Een nieuwe atoomklok onthuld donderdag (3 april) is driemaal nauwkeuriger dan die eerder werd gebruikt om officiële tijd in de Verenigde Staten te houden, waardoor het de meest precieze timekeeper is die nog is ontwikkeld.
Het National Institute of Standards and Technology (NIST), een agentschap van het Amerikaanse Ministerie van Handel, zei dat de nieuwe klok - bekend als NIST-F2 - zal dienen als de tijd- en frequentiestandaard voor het land. De ultraprecieze atoomklok is zo precies dat hij in staat is om 300 miljoen jaar perfecte tijd te behouden, terwijl hij in die tijd geen seconde wint of verliest, zei Thomas O'Brian, hoofd van de tijd- en frequentiedivisie van de NIST.
Deze precisie zal "niet alleen leiden tot een beter gebruik van dingen zoals GPS, maar zal waarschijnlijk ook volledig nieuwe toepassingen openen die ik nog niet eens slim genoeg ben om nog aan te denken", vertelde O'Brian aan verslaggevers in een nieuwsbriefing donderdag. [Video: de meest nauwkeurige atoomklokken maken]
De voorganger van de NIST-F2, de NIST-F1, diende sinds 1999 als de officiële bron van tijd in de Verenigde Staten en zal naast zijn nieuwere broer of zus worden gebruikt, zei fysicus Steven Jefferts, hoofdontwerper van de NIST-F2.
"F2 is aanzienlijk nauwkeuriger dan onze huidige frequentiestandaard," zei Jefferts. "[Het is] echt een verfijning van NIST-F1."
Door de NIST-F2 en NIST-F1 tegelijkertijd te bedienen en hun metingen over een langere periode te vergelijken, kunnen onderzoekers de precisie van beide klokken kalibreren en verbeteren.
Atoomklokken detecteren het natuurlijke "tikken" of "trillen" van geactiveerde atomen om de precieze tijd te behouden. Huidige atoomklokken maken gebruik van extreem koude cesiumatomen. Wanneer een van deze atomen met microgolven wordt gestraald, 'trillen' de elektronen die in een baan rond de kern tussen energietoestanden. Aldus kunnen atoomklokken extreem nauwkeurige metingen van een seconde uitvoeren, gebaseerd op de cycli van de straling die een atoom van cesium doet oscilleren tussen twee energietoestanden.
Ultraprecise tijdregistratie is van cruciaal belang voor het behoud van veel van de moderne gemakken waarop mensen zijn aangewezen, waaronder elektrische netwerken, wereldwijde telecommunicatie en de onderling verbonden netwerken van GPS-systemen.
"We vertrouwen allemaal op de uitstekende precisie van atoomklokken," zei O'Brian. "Nu is de NIST-F2 de nieuwste in een lange keten van precieze tijdregistratie."
De NIST-F2, die al een decennium in ontwikkeling is, is de nauwkeurigste op cesium gebaseerde atoomklok die nog door de NIST is ontwikkeld, maar natuurkundigen stellen al ambitieuzere mijlpalen vast.
"Wetenschappers van NIST werken al aan de volgende generatie van de atoomklok die nog beter zal zijn," zei O'Brian. "Dus terwijl we deze prestatie vieren, is een van de lasten van een atoomklokwetenschapper dat je je ervan bewust bent dat de concurrentie altijd voor je ligt."
Volg Denise Chow op Twitter @denisechow. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.
👉 Wat is een atoomklokDie atomen trillen zeer constant en met een zeer hoge frequentie. Ze trillen zo constant dat je er een klok op gelijk kunt zetten. Een atoomklok dus. De atoomklok is dan ook ongelooflijk nauwkeurig met een afwijking van niet meer dan 1 seconde per 5 miljard jaar...
👉 De atoomklok (nog geen vier centimeter lang en breed) moet ongeveer 1500 dollar kosten. Maar dan heeft u ook echt wat bijzonders. DARPA ontwikkelt namelijk producten voor het leger en stelt deze zelden tot beschikking van particulieren.
👉 De atoomklok is op dit moment onze standaard in tijdmeting. Het zijn de nauwkeurigste klokken op aarde. Dat komt omdat een atoomklok de tijd bepaalt aan de hand van elektronen. En hun gedrag is altijd en overal hetzelfde.
👉 200 atoomklokken, die zich voornamelijk bevinden in de metrologische instituten van deelnemende landen. Het Van Swinden Laboratorium (VSL) te Delft levert de gegevens aan het BIPM voor Nederland, de Koninklijke Sterrenwacht (KSB) in Brussel doet hetzelfde voor België.
👉 Een atoomklok maakt gebruik van trillingen van atomen. Die trillen zo gelijkmatig en constant dat er hooguit eens in de 5 miljard jaar een afwijking van een seconde zou zijn. Extreem nauwkeurig dus. Een atoomklok tikt dus rustig altijd door, als een eindeloze metronoom.
👉 Een seconde staat gelijk aan een cesiumatoom dat zo'n negen miljard keer trilt. Volgens metrologen moet dat een biljoen keer of meer worden.
Een nieuwe atoomklok, genaamd nist-f2, is de meest precieze tijdwaarnemer die nog is ontwikkeld.