Extra atoomklok zorgt voor nauwkeurigere wereldtijd

cesiumklok

cesiumklokExtra atoomklok zorgt voor nauwkeurigere wereldtijd

Over atoomklokken gesproken… In het Duitse nationale meetinstituut Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) is een vierde primaire atoomklok in gebruik genomen, die bijdraagt aan de bepaling van de wereldwijde tijdstandaard UTC.

 

Hierdoor is het PTB het tweede meetinstituut in de wereld dat met vier primaire klokken aan UTC bijdraagt. De nieuwe atoomklok is de tweede bij het PTB van het type cesium-fonteinklok. Door vergelijking van de output van beide klokken is een nauwkeuriger tijdsbepaling mogelijk. Dit is van belang voor bijvoorbeeld GPS, astronomische metingen, telecommunicatie en natuurkundig onderzoek.

UTC wordt door het internationale bureau voor maten en gewichten (BIPM, Bureau International des Poids et Mesures) vastgesteld door middeling van de gegevens van zo’n 300 atoomklokken in wereldwijd 60 tijdsinstituten. Deze klokken werden tot nu toe aangestuurd door twaalf primaire atoomklokken, waaronder drie in het PTB. Voor een nog betere nauwkeurigheid is hier nu de tweede cesium-fonteinklok van het PTB aan toegevoegd.

In een cesium-fonteinklok worden cesiumatomen eerst met behulp van laserstralen sterk afgekoeld waardoor de bewegingssnelheid van deze atomen afneemt tot enkele centimeters per seconde. Vervolgens wordt de zo gevormde wolk van ‘langzame’ cesiumatomen als een fontein tot ongeveer één meter hoogte geduwd, waarna de atomen als waterdruppels omlaagvallen. Tijdens deze val worden ze met microgolven bestraald. Bij een bepaalde microgolffrequentie gaan de cesiumatomen over naar een andere energietoestand. De microgolffrequentie is op dat moment exact gelijk aan de resonantiefrequentie van de cesiumatomen. Deze frequentie bepaalt de duur van de standaardseconde in UTC en bedraagt 9,192,631,770 Hertz.

De tegenwoordige cesiumklokken hebben een nauwkeurigheid van 2 tot 3 parts in 10 tot de 14e, oftewel 0.00000000000002 Hz; dat komt overeen met een nauwkeurigheid van 2 nanoseconden per dag en dat is gelijk aan één seconde per 1.400.000 jaar.