tijdwaarneming kan zo eenvoudig zijn als het tellen van ” een Mississippi, twee Mississippi . . .”voorafgaand aan blitzing in achtertuin voetbal, of het bijhouden van de heen-en-weer schommels van een slinger in een grootvader Klok.
in beide gevallen, de truc is het tellen van de intervallen van iets dat herhaaldelijk gebeurt met zo weinig variatie mogelijk. Een slingerschommel, zeg maar, of een ‘Mississippi’ staat ongeveer gelijk aan een seconde, de eenheid van tijdwaarneming die, zoals we weten, minuten en uren omvat.
maar zelfs de beste mechanische slingers en kwartskristallen ontwikkelen verschillen. Veel beter voor tijdwaarneming is de natuurlijke en exacte “vibratie” in een energiek atoom.
bij blootstelling aan bepaalde frequenties van straling, zoals radiogolven, zullen de subatomaire deeltjes, elektronen genaamd, die rond de kern van een atoom draaien, heen en weer “springen” tussen energietoestanden. Klokken gebaseerd op dit springen in atomen kunnen daarom een uiterst precieze manier bieden om seconden te tellen.
het is dan ook geen verrassing dat de internationale standaard voor de lengte van één seconde op atomen is gebaseerd. Sinds 1967 is de officiële definitie van een tweede 9.192.631.770 cycli van de straling die een atoom van het element cesium laat trillen tussen twee energietoestanden.
in een cesium-atoomklok worden cesiumatomen door een buis geleid waar ze door radiogolven gaan . Als deze frequentie precies goed is 9,192,631,770 cycli per seconde dan “resoneren” de cesium-atomen en veranderen hun energietoestand.
een detector aan het einde van de buis houdt het aantal cesiumatomen dat de buis bereikt en hun energietoestand heeft veranderd, bij. Hoe fijner de radiogolffrequentie is afgestemd op 9,192,631,770 cycli per seconde, hoe meer cesiumatomen de detector bereiken.
de detector voert informatie terug naar de radiogolfgenerator. Het synchroniseert de frequentie van de radiogolven met het piek aantal cesium-atomen die het raken. Andere elektronica in de atoomklok tellen deze frequentie. Net als bij een enkele swing van de slinger wordt een seconde aangevinkt wanneer aan de frequentietelling wordt voldaan.
de eerste kwaliteit atoomklokken gemaakt in de jaren 1950 waren gebaseerd op cesium, en dergelijke klokken geslepen tot grotere precisies over de decennia blijven de basis gebruikt om de officiële tijd te houden over de hele wereld.
in de Verenigde Staten worden de topklokken onderhouden door de National Institutes of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colo. en het United States Naval Observatory (USNO) in Washington, D. C.
de NIST-F1-atoomklok kan een frequentie produceren die zo nauwkeurig is dat de tijdsfout per dag ongeveer 0,03 nanoseconden is, wat betekent dat de klok in 100 miljoen jaar een seconde zou verliezen.Supernauwkeurige tijdregistratie is een integraal onderdeel van vele elementen van het moderne leven, zoals snelle elektronische communicatie, elektriciteitsnetten en het Global Positioning System (GPS) en natuurlijk weten wanneer uw favoriete televisieprogramma wordt uitgezonden.
- Waarom wordt kwarts gebruikt in horloges?
- waarom begint de zomertijd om 2 uur?
- waar krijgen elektronen energie om rond de kern van een atoom te draaien?
heb je een vraag? E-mail het naar Life ‘ S Little Mysteries en we zullen proberen het te beantwoorden. Vanwege de hoeveelheid vragen kunnen we helaas niet individueel antwoorden, maar we zullen antwoorden op de meest intrigerende vragen publiceren, dus kom snel terug.