Atoomklokken zijn de meest nauwkeurige tijdwaarnemingsapparaten ooit gemaakt. Ze werken door de natuurlijke trillingen van atomen te gebruiken om de tijd te meten. De atomen die in atoomklokken worden gebruikt, zijn meestal cesium-133 of rubidium-87.

Cesium-133-atomen trillen met een zeer nauwkeurige frequentie van 9.192.631.770 hertz. Dit betekent dat ze 9.192.631.770 keer per seconde oscilleren. Deze frequentie is zo nauwkeurig dat deze is gebruikt om de tweede te definiëren, wat de basiseenheid van tijd is in het Internationale Systeem van Eenheden (SI).

Rubidium-87-atomen trillen ook met een zeer nauwkeurige frequentie van 6.834.682.610 hertz. Deze frequentie wordt ook gebruikt om de tweede te definiëren.

Atoomklokken werken door de frequentie van de trillingen van atomen te meten. Dit gebeurt door de atomen in een magnetisch veld te plaatsen en ze vervolgens bloot te stellen aan een microgolfsignaal. Het microgolfsignaal zorgt ervoor dat de atomen op een hogere frequentie trillen. Het verschil tussen de twee frequenties wordt gemeten en gebruikt om de tijd te berekenen.

Atoomklokken kunnen de tijd meten met een nauwkeurigheid van één seconde per miljard jaar. Dit maakt ze uiterst nuttig voor toepassingen zoals satellietnavigatie, telecommunicatie en wetenschappelijk onderzoek.

Hier is een meer gedetailleerde uitleg van hoe atoomklokken werken:

1. De atomen worden in een vacuümkamer geplaatst.

Dit wordt gedaan om de effecten van luchtweerstand, die de trillingen van de atomen zouden kunnen verstoren, te elimineren.

2. De atomen worden afgekoeld tot een zeer lage temperatuur.

Dit wordt gedaan om de beweging van de atomen te vertragen en hun trillingen nauwkeuriger te maken.

3. De atomen worden in een magnetisch veld geplaatst.

Het magnetische veld zorgt ervoor dat de atomen zich op een specifieke manier uitlijnen. Dit is nodig voor de volgende stap.

4. De atomen worden blootgesteld aan een microgolfsignaal.

Het microgolfsignaal zorgt ervoor dat de atomen op een hogere frequentie trillen. Het verschil tussen de twee frequenties wordt gemeten en gebruikt om de tijd te berekenen.

Atoomklokken zijn uiterst complexe en nauwkeurige apparaten. Ze hebben een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we tijd meten en zijn essentieel voor veel moderne technologieën.