Het hele concept van tijd is door de mens gemaakt. Maar heb je je ooit afgevraagd hoe klokken zich hebben ontwikkeld van zandlopers en het lezen van schaduwen die door de zon worden geworpen met behulp van een zonnewijzer?  Dankzij een eenvoudige uitvinding kunnen we de tijd efficiënter aflezen. 

Een atoomklok of een kwantumlogische klok is een type tijdmeetapparaat dat bekend staat om zijn nauwkeurigheid. Eén variant is de kwantumlogische klok die bekend staat als zo nauwkeurig. Hij zou pas één seconde verliezen na 33 miljard jaar.

De Atoomklok

Een professor van Columbia University genaamd Isidor Rabi kan worden gecrediteerd als de eerste voorvechter die leidde tot de creatie van de atoomklok. In de jaren 1930 ontwikkelde hij de techniek van magnetische resonantie van atomaire stralen. Deze methode maakte het mogelijk de magnetische eigenschappen van atomen te meten en later de spin van protonen in de kern van het atoom. (Bron: NCBI)

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

Een atoomklok werkt door het aantal trillingen van bepaalde atomen te meten. Dit wordt vervolgens omgezet in een tijdsmaat. De reden waarom atoomklokken nauwkeurig zijn, is dat de resonantiefrequenties van specifieke atomen ongelooflijk consistent zijn. Frequenties worden niet beïnvloed door externe factoren zoals temperatuurveranderingen. (Bron: How Stuff Works)

Veel versies van de atoomklok werden gemaakt met verschillende atomaire deeltjes. De eerste maakte gebruik van ammoniakdeeltjes, terwijl de NBS-1, gebouwd in 1952, cesiumatomen gebruikte. In 1968 werd de NBS-4 gecreëerd. Het was de meest nauwkeurige atoomklok die NIST gebruikte tot ver in de jaren 1990.

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

De kwantum‑logische klok heeft een nauwkeurigheid van één seconde verlies na 3,7 miljard jaar. Dat betekent dat hij pas één seconde verliest na 2,5 universums die zijn ontstaan en vervolgens uitsterven. Deze klok maakt alleen gebruik van één aluminiumion, in tegenstelling tot het cesiumatoom van de atoomklok. (Bron: Wired)

Praktische Toepassingen van de Atoomklok

Er zijn verschillende praktische toepassingen van de atoomklok die we niet volledig kennen

GPS

Alle GPS‑satellieten hebben meerdere atoomklokken om hen te helpen nauwkeurige locaties te bieden. Dit is belangrijk voor ruimtenavigatie en ook voor communicatie tussen de GPS‑satellieten.

Banken

Banken hebben nauwkeurige klokken nodig om tijd- en datumstempels van hoge‑frequentie transacties te waarborgen. 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.

Telecomaanbieders

Heb je een optie op je mobiele telefoon opgemerkt om de tijd in te stellen op de tijd van de serviceprovider? Telecomaanbieders gebruiken atoomklokken om ervoor te zorgen dat ze hun gebruikers overal ter wereld nauwkeurige tijd leveren, ongeacht in welke regio ze zich bevinden. (Bron: Online Sciences)