Boulder, Colorado (VS) – Door enkele onderdelen in de atoomklok te verbeteren is de meest nauwkeurige klok ter wereld nog beter bij de tijd.


De duur van één seconde kan je ijken met een bekende frequentie. Een frequentie is het aantal trillingen per seconden. Als je het aantal trillingen weet, kan je de duur van één seconde berekenen. Hoe hoger de referentiefrequentie, hoe nauwkeuriger je de duur van één seconde kan bepalen. Onderzoekers ontdekten een manier om atoomklokken met een hogere frequentie te ijken dan nu het geval is.
Atoomklokken werken op dit moment met het cesiumisotoop Cs-133. Om de atoomkern draaien elektronen die in een bepaalde richting om hun as tollen (de spinrichting). Als je deze elektronen blootstelt aan een frequentie van exact 9.192.631.770 Hz draait de spinrichting spontaan om, bijvoorbeeld van linksdraaiend naar rechtsdraaiend. Deze frequentie is vrijwel onafhankelijk van externe factoren en dus een goed ijkpunt.
Een atoomklok schiet cesiumatomen door een soort magnetron met een frequentie in de buurt van de ijkfrequentie. Je kan zo’n hoge frequentie niet exact instellen, er blijft altijd een kleine afwijking. Filters laten vervolgens alleen de atomen met een omgedraaide spinrichting door naar een detector achter de magnetron. Door de frequentie in de magnetron heel licht te variëren en te kijken wanneer de meeste atomen op de detector vallen, weet je welke de ijkfrequentie is.
Onderzoekers vervingen de ouderwetse filters voor exemplaren die trillingen in het optische spectrum filteren. Zichtbaar licht heeft namelijk een veel hogere frequentie dan de magnetronstraling. Als referentieatoom gebruiken zij in plaats van cesium een kwikatoom. De precisie zal nu nog hoger zijn dan de afwijking van één seconde in drie miljoen jaar van de huidige atoomklokken.

Marijn Sandtke