Atoomklok
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Een atoomklok is een klok die als basis voor zijn tijdmeting gebruik maakt van de trillingen van atomen. De frequentie van deze trillingen is zodanig constant en onafhankelijk van de omgeving, dat de afwijking van een atoomklok veelal slechts ongeveer 1 seconde]] per 30 miljoen jaar bedraagt (ofwel: de onnauwkeurigheid bedraagt 10-15).
De meestgebruikte atoomklok is gebaseerd op het scheikundig element cesium. Dat is niet verwonderlijk, want de seconde is gedefinieerd aan de hand van dit element.
Inhoud |
[bewerk] Algemeen
Tot voor kort verbruikten atoomklokken veel energie en waren zij enkele kubieke meters groot. Aan het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) is echter onlangs een geminiaturiseerde versie van een atoomklok ontwikkeld, die de grootte heeft van een rijstkorrel. Weliswaar is deze versie een stuk onnauwkeuriger dan zijn grotere broer, maar nog altijd een factor 1000 nauwkeuriger dan de veelgebruikte computerklokken gebaseerd op kwartskristallen.
De nauwkeurigste klokken die ooit zijn geproduceerd bij NIST hebben een onnauwkeurigheid van 4 x 10-16.
In februari 2008 demonstreerden onderzoekers van JILA, een samenwerkingsverband van NIST en de Universiteit van Colorado, een nieuwe klok die gebaseerd is op strontiumatomen die gevangen worden in een raster van laserstralen. Deze nieuwe klok heeft een afwijking van niet meer dan 1 seconde per 200 miljoen jaar (1,5 x 10-16). [1]
[bewerk] Werking
Met behulp van een kwartsoscillator worden radiogolven opgewekt met een frequentie dicht in de buurt van de frequentie van het atoom. Deze golven worden door de atomen geleid. Wanneer de frequentie van de radiogolf nauwkeurig overeenkomt met de frequentie van het atoom, treedt demping op van de radiogolven. Door nu de frequentie van de radiogolf in een kleine mate te moduleren, zal telkens wanneer de frequentie van het atoom wordt gekruist een dip optreden. De frequentie van de kwartsoscillator wordt nu zodanig bijgestuurd dat deze dip in het midden van de frequentiezwaai komt te liggen. De frequentie van deze kwartsoscillator is dan vergrendeld aan die van het atoom.
[bewerk] Toepassingen
Een voor veel mensen belangrijke toepassing van atoomklokken is in het GPS-systeem. Elk van de 24 satellieten heeft vier atoomklokken aan boord die tot op enkele nanosecondes nauwkeurig de tijd bij houden. Deze tijd en de exacte positie van de satelliet worden meegezonden met het GPS-signaal. Uit deze gegevens en uit de looptijd van het signaal kan met vier satellieten de exacte positie in drie dimensies en de tijd van de ontvanger herleid worden.
