Het hele concept van tijd is door de mens gemaakt. Maar heb je je ooit afgevraagd hoe klokken evolueerden van zandlopers en leesschaduwen die door de zon werden geworpen met behulp van een zonnewijzer? Dankzij een simpele uitvinding kunnen we efficiënter klokkijken. 

Een atoomklok of een kwantumlogische klok is een soort tijdwaarnemingsapparaat dat bekend staat om zijn nauwkeurigheid. Eén iteratie is de kwantumlogische klok waarvan bekend is dat hij zo nauwkeurig is. Het zou na 33 miljard jaar slechts één seconde verliezen.

De atoomklok

Een professor aan de Columbia University, Isidor Rabi genaamd, zou kunnen worden beschouwd als de beginnende voorstander die leidde tot het creëren van de atoomklok. In de jaren dertig ontwikkelde hij de atomaire bundel magnetische resonantietechniek. Deze methode maakte het mogelijk de magnetische eigenschappen van atomen te meten en verder de spin van protonen in de kern van het atoom te meten. (Bron: NCBI)

Rabi's techniek zorgde voor een dieper begrip van hoe atomen werkten. Deze techniek leidde in 1949 tot de creatie van de eerste atoomklok. Het National Bureau of Standards, nu het National Institute of Standards and Technology of NIST genoemd, creëerde de eerste atoomklok.

Een atoomklok werkt waarbij het aantal trillingen van bepaalde atomen wordt gemeten. Dit wordt vervolgens omgezet in een tijdseenheid. De reden waarom atoomklokken nauwkeurig zijn, is dat de resonantiefrequenties van specifieke atomen ongelooflijk consistent zijn. Frequenties worden niet beïnvloed door externe krachten zoals temperatuurveranderingen. (Bron: Hoe dingen werken)

Veel versies van de atoomklok zijn gemaakt met behulp van verschillende atoomdeeltjes. De eerste gebruikte ammoniakdeeltjes, terwijl de NBS-1, gebouwd in 1952, cesiumatomen gebruikte. In 1968 werd de NBS-4 opgericht. Het was de meest nauwkeurige atoomklok die het NIST tot in de jaren negentig gebruikte.

In 1999 werd de NBS-4 vervangen door NIST-F1, met de nauwkeurigheid van een verlies van één seconde na 20 miljoen jaar. In de jaren 2010 hebben wetenschappers een andere klok ontwikkeld die nauwkeuriger is dan de atoomklok.

De kwantumlogische klok heeft de nauwkeurigheid van het verliezen van één seconde na 3.7 miljard jaar. Het zegt dat het slechts één seconde zal verliezen nadat 2.5 universums zijn gecreëerd en uitsterven. Deze klok gebruikt slechts een enkel aluminiumion, vergeleken met het cesiumatoom van de atoomklok. (Bron: Bedraad)

Praktisch gebruik van de atoomklok

Er zijn verschillende praktische toepassingen van de atoomklok waar we niet helemaal bekend mee zijn

GPS

Alle GPS-satellieten hebben meerdere atoomklokken om hen te helpen bij het verstrekken van nauwkeurige locaties. Dit is belangrijk voor ruimtenavigatie en ook voor communicatie tussen de GPS-satellieten.

Banken

Banken hebben nauwkeurige klokken nodig om tijd- en datumstempels van hoogfrequente transacties te garanderen. Stel je voor dat de aandelenmarkt geen zeer nauwkeurige klokken had. De aandelenmarkt zou niet zo bloeiend zijn als nu zonder de hulp van atoomklokken.

Telefoonaanbieders

Heb je een optie op je mobiele telefoon opgemerkt om de tijd in te stellen op de tijd van de serviceprovider? Telco-providers gebruiken atoomklokken om ervoor te zorgen dat ze hun gebruikers nauwkeurige tijd geven, ongeacht in welke regio in de wereld ze zich bevinden. (Bron: Online Wetenschappen)