Vrije Universiteit Amsterdam
Persbericht
18-02-2010
Atoomklok met gevoel voor Einsteins idee van ruimte en tijd
Nauwkeurigste klok ooit gebouwd
Onderzoekers van het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology
(NIST) hebben de nauwkeurigste atoomklok ooit gebouwd. Aan de bouw werkte ook
VU-onderzoeker Jeroen Koelemeij mee.
De klok op NIST is een zogeheten optische atoomklok, waarbij het tikkende uurwerk
bestaat uit de trillingen binnen een enkel aluminiumatoom dat met een laser wordt
aangeslagen. Een bijzonder aspect aan de aluminiumklok is dat het trillende atoom
wordt waargenomen via het principe van kwantumverstrengeling. Dit wordt ook in
kwantumcomputers toegepast. Hiertoe wordt het aluminiumatoom onder vacuüm
opgesloten in elektrische velden en door andere laserbundels afgekoeld tot het
absolute nulpunt (-273°C).
Een seconde in 3,7 miljard jaar
Het grote voordeel van het aluminiumatoom is dat zijn trillingsfrequentie relatief
ongevoelig is voor storende invloeden van buitenaf, zoals warmtestraling en
magneetvelden. De aluminiumklok heeft daardoor een afwijking van minder dan een
seconde in 3,7 miljard jaar en is daarmee 35 keer nauwkeuriger dan de beste
bestaande cesiumatoomklok. Bijzondere bijkomstigheid is dat de aluminiumklok
hiermee een gevoelige sensor is voor minuscule effecten die voortvloeien uit de
relativiteitstheorie van Einstein. Zo zal een tweede aluminiumklok, negen centimeter
lager geplaatst dan haar tweelingzus, significant langzamer tikken doordat het zich
iets dichter bij de aarde en daarmee ook in een iets grotere gravitatiepotentiaal
bevindt.
Toepassingen
Met de aluminiumklok verschijnt een groot aantal toepassingen aan de horizon. Het
kloksignaal is een laserbundel en deze kan via glasvezelkabels over vele tientallen
kilometers worden getransporteerd. Hiermee zouden bijvoorbeeld zeespiegelstijging
en bodemdaling op grote afstand kunnen worden gemeten zonder tussenkomst van
satellieten. Ook is te verwachten dat optische klokken en glasvezelnetwerken op den
duur een belangrijke rol zullen spelen in toekomstige generaties van nauwkeurige
navigatiesystemen, of in extreem snelle mobiele netwerkverbindingen.