Atoomklok – Tijd op basis van de frequentie van atomen

Naarmate de technologie vordert en afstanden worden overbrugd, verloopt ons leven in een steeds hoger tempo. De behoefte aan een nauwkeurige tijdmeting is groot, en atoomklokken voorzien in deze behoefte met een foutmarge van 1 seconde per 100 miljoen jaar.

Klokken meten over het algemeen het verstrijken van de tijd door de slagen van een resonator te tellen — zoals een slinger, de trillingen van het elektriciteitsnet of een kwartskristal. De nauwkeurigheid ervan wordt bepaald door de nauwkeurigheid van de resonator bij een bepaalde frequentie. Hoewel al deze resonatoren min of meer nauwkeurig zijn, kan de tijd echter bijna oneindig worden onderverdeeld. In zekere zin geven atoomklokken dus het antwoord op de vraag: „Hoe nauwkeurig is nauwkeurig genoeg?“

In tegenstelling tot wat u in eerste instantie wellicht zou denken, zijn atoomklokken geen tikkende bommen die nucleaire vernietiging veroorzaken. Ze maken gewoon gebruik van de resonantiefrequenties van atomen als resonator (net als de slinger in de klok van uw grootmoeder). Maar dit is niet de enige reden waarom atoomklokken betrouwbaardere tijdmeters zijn: de trillingen van de atoomkernen zijn niet onderhevig aan veranderingen door factoren zoals stroomuitval, vochtigheid of louter onoplettendheid, die de nauwkeurigheid van gewone klokken zouden verminderen. Daarom kunnen zij de tijd consistent bijhouden met een minuscule foutmarge.

Hoewel een atoomklok niet erg nuttig is bij het organiseren van uw afspraken, is de nauwkeurigheid ervan van cruciaal belang voor systemen zoals mobiele telefoons, vaste telefoonlijnen, het internet, GPS, luchtvaartprogramma’s en digitale televisie, waar precisie tot op de fractie van een seconde het verschil kan maken tussen storing en goede werking.

GMT werd als standaard afgeschaft omdat de rotatie van de aarde niet precies is en niet zo nauwkeurig als de atoomklokken die worden gebruikt om de tijd bij te houden. Daarom worden schrikkelseconden toegevoegd om UTC en de rotatie van de aarde op één lijn te houden. De tijd in verschillende tijdzones wordt berekend als een verschuiving of verschil ten opzichte van UTC en wordt uitgedrukt of geschreven als UTC+ of UTC-, gevolgd door het aantal uren en minuten dat het verschil vormt. De waarnemingen bij het Koninklijk Observatorium in Greenwich werden in 1954 stopgezet, maar de locatie wordt nog steeds gebruikt als uitgangspunt voor het coördinatensysteem. Hoewel GMT en UTC fundamenteel van elkaar verschillen, worden ze vaak door elkaar gebruikt omdat ze dezelfde tijd aangeven.