© A. Brookes/SPL
Natuurkunde

Atoomklokken moeten preciezer worden

1 seconde per 200 miljoen jaar. Zo weinig zitten onze meest precieze klokken ernaast. Maar dat is te veel, en daarom hebben onderzoekers een nog nauwkeurigere atoomklok gemaakt.

Sinds 1967 wordt onze officiële tijd gemeten met atoomklokken. Die werken door de schommelingen te tellen in de straling die atomen absorberen als ze naar een hoger energieniveau springen.

Atoomklokken zijn veel nauwkeuriger dan andere klokken: ze zorgen ervoor dat onze tijdmeting hooguit 1 seconde per 200 miljoen jaar afwijkt.

Toch zijn experts niet tevreden, omdat zelfs onvoorstelbaar kleine afwijkingen van belang zijn voor de navigatie van ruimtevaartuigen en de vaststelling van natuurconstanten.

Elektronen meten de tijd

Amerikaanse onderzoekers hebben nu een atoomklok gemaakt die 100 keer nauwkeuriger is dan voorheen.

Op dit moment wordt een seconde gedefinieerd door de elektronen in een cesiumatoom. Er is een bepaalde hoeveelheid energie nodig om de elektronen naar een hoger energieniveau te laten springen.

Een atoomklok bevat een wolkje gekoelde atomen die op hun plek worden gehouden door laserstralen. Op basis van deze atomen meet de klok de tijd.

Dat gebeurt door de atoomwolk bloot te stellen aan microgolven en de frequentie zo in te stellen dat de energie van de microgolven de elektronen van energieniveau laat veranderen.

Het getal voor de frequentie is precies 9.192.631.770 verspringingen per seconde. Zodoende fungeren de verspringingen (ook wel: trillingen) van de elektronen als de slinger van de atoomklok.

Hogere frequentie met ytterbium

Natuurkundigen zijn erin geslaagd cesium te vervangen door een element waarvan de elektronen bij een hogere frequentie verspringen.

Gewoonlijk is het probleem dat deze elementen zeer moeilijk vast te houden zijn met laserstraling.

De onderzoekers gebruikten het element ytterbium in twee atoomklokken tegelijk. De afwijking ertussen bleek zo klein te zijn dat de nieuwe klok waarschijnlijk 100 keer zo nauwkeurig is als de beste cesiumklokken van nu.

Lees ook:

Natuurkunde

10 uitvindingen dankzij Einstein

5 minuten
Periodiek systeem

Daarom wil Iran uranium verrijken

3 minuten
Tiden er den fjerde dimension
Relativiteitstheorie

Einstein schafte verleden, heden en toekomst af: nu willen twee fysici de tijd herstarten

23 minuten
Meest populair

Log in

Fout: Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
ToonVerberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!