We weten nu nog preciezer hoe lang een seconde duurt - en ja, dat is handig

Op dit moment wordt de duur van een seconde vastgesteld met een caesium-atoomklok, die tot op zestien cijfers achter de komma nauwkeurig is. Dat betekent dat de klok er 138 miljoen jaar over doet om een seconde voor of achter te lopen.

Da's best al wel redelijk accuraat, zou je denken. Maar als je andere atomen gebruikt, namelijk aluminium, strontium of ytterbium, dan is een nauwkeurigheid tot achttien cijfers achter de komma haalbaar. Honderd keer zo nauwkeurig dus. Zo'n klok doet er miljarden jaren over om een seconde uit de pas te lopen.

Wat is een atoomklok?

Een atoomklok meet de trillingen van atomen. Atomen absorberen en verpreiden fotonen terwijl ze overgaan van de ene naar de andere energietoestand. Dat proces verloopt niet alleen zeer regelmatig, maar is ook nog eens onafhankelijk van de omgeving. Door de trillingen te meten, kun je met een zeer grote precisie het verloop van de tijd meten.

Met zo'n klok zou je dus nog preciezer weten hoe lang een seconde duurt. Maar voor je de seconde nog preciezer kunt definiëren, moet je die verschillende atoomklokken natuurlijk wel eerst met elkaar vergelijken. En dat lukte tot nu toe niet goed genoeg, namelijk tot 'slechts' zeventien cijfers achter de komma.

Onderzoekers in Boulder, Colorado zijn er nu in geslaagd om die horde te nemen en drie klokken tot achttien cijfers achter de komma met elkaar te vergelijken. De huidige caesium-atoomklok kan dus waarschijnlijk binnenkort met pensioen, waarna een aluminium-, strontium- of ytterbium-atoomklok de taken kan overnemen.

Hoe meten we de tijd?

Voor een topsporter kunnen duizendsten van en seconde het verschil maken tussen eeuwige roem en een plek naast het podium. Maar ook computers, gps, beurzen en bedrijven kunnen niet zonder precieze tijdmetingen. NPO Kennis legt uit hoe we de tijd meten.

Ook praktische toepassingen

Dat heeft ook mogelijke praktische toepassingen. Zo is de frequentie van atoomklokken afhankelijk van de zwaartekracht, en daarmee van de hoogte waarop ze zich bevinden. Door de frequenties van twee van deze atoomklokken te vergelijken, kun je hoogteverschillen van slechts enkele centimeters vaststellen. Op die manier kun je dus heel precies het niveau van oceanen of ijsmassa's meten.

Natuurkundigen hopen stiekem zelfs dat de nieuwe klokken kunnen helpen om de mysterieuze donkere materie te vinden. Die materie is nog nooit waargenomen, maar zou wel moeten bestaan. Wellicht zijn de nieuwe klokken precies genoeg om interacties te kunnen meten tussen atomen en donkere materie.

Gerelateerd:

NPO Radio 1 houdt je dagelijks op de hoogte over de laatste ontwikkelingen in de wetenschap

Dagelijks tussen 17.00 en 18.30 uur in Nieuws en Co
Iedere werkdag van 02.00 tot 04.00 uur in Focus
En wanneer je maar wil in podcast Focus Wetenschap