Atoomklok

Atoomklokken: altijd de juiste tijd tot op een nanoseconde nauwkeurig

Hoewel alle klokken de tijd aangeven, doen ze dat niet allemaal op dezelfde manier. Veel traditionele klokken werken op basis van een zichzelf herhalende beweging of activiteit, zoals het heen-en-weer gaan van een slinger. Maar slingers en veren worden beïnvloed door hun omgeving, wat ervoor zorgt dat verschillende klokken net iets andere tijdstippen kunnen aangeven. Maar wat is dan de échte tijd? Hoe weet je nu tot op een nanoseconde nauwkeurig hoe laat het is? Daarvoor kijken we naar de atoomklok.

Wat is een atoomklok?

Wanneer iemand zoekt naar een ‘atoomklok’ voor thuis, wordt daarmee vaak een radiografische klok of radio controlled klok bedoeld. Zo’n klok maakt voor het bepalen van de tijd geen gebruik van veren of slingers. In plaats daarvan wordt de tijd doorlopend gelijk gezet aan de hand van radiosignalen. Dat kan doordat de klok via een zender voortdurend in contact staat met een tijdseinzender in Frankfurt, de DCF77.

Het tijdseinsignaal van DCF77 komt van een aantal grote centrale atoomklokken vandaan. Zo’n klok heet zo, omdat hij de tijd bepaalt aan de hand van de trillingen van atomen. De frequentie van de trillingen van deze atomen is zeer constant en zodoende kan aan de hand daarvan op een zeer nauwkeurige wijze het tijdstip bepaald worden.

De geschiedenis van de atoomklok

Voor de eerste pendulum klok die ooit gemaakt is moeten we terug naar de zeventiende eeuw, maar de atoomklok is veel minder oud. Op 3 juni 1955 werd door de natuurkundige Louis Essen de eerste atoomklok ter wereld gepresenteerd in London. Hiermee startte een nieuw tijdperk van de manier waarop we de tijd bepalen. Deze atoomklok was namelijk zo nauwkeurig dat hij in 300 jaar slechts 1 seconde zou afwijken, een prestatie van wereldformaat.

Kort na de presentatie van Essen gingen wetenschappers wereldwijd aan de slag. Er verschenen meer atoomklokken en al snel ontstond het idee om de tijd van zo’n atoomklok via radiosignalen uit te gaan zenden. Zo kon de tijd over heel de wereld gesynchroniseerd worden. Om dit mogelijk te maken werd de Coordinated Universal Time (UTC) bedacht.

De zenders die de tijd van atoomklokken uitzenden konden op den duur ook naar klokken bij mensen thuis uitzenden, door de zenders die in die klokken geplaatst werden. Zo konden niet alleen wetenschappers, maar iedereen thuis een precieze tijd aflezen op een radiografische klok die in verbinding staat met een atoomklok.

Hoe werkt een atoomklok thuis?

Een atoomklok thuis, ook wel een radiografische klok genoemd, werkt aan de hand van een kleine antenne die is voorzien van een elektrisch circuit waarmee het radiografische signaal omgezet kan worden in een tijdstip dat je af kan lezen op de klok.

Radiografische klokken in Europa staan meestal in contact met tijdseinzender DCF77, welke de tijd afleest van meerdere atoomklokken. Deze zender bevindt zich in Mainflingen. Dat is vlakbij Frankfurt in Duitsland.

Waarom is een atoomklok handig?

Wanneer je thuis de tijd afleest van een atoomklok hoef je nooit te twijfelen of dit wel klopt. Waar een klok die op een pendule of op batterijen werkt onvermijdelijk gaat afwijken op den duur, hoef je hiervoor bij een atoomklok niet te vrezen. Omdat de tijd via een zender wordt afgelezen, klopt deze altijd tot op een nanoseconde nauwkeurig.

Hoewel het aan de voorkant van een atoomklok of radiografische klok vaak niet te zien is, schuilt er toch een bijzonder techniek achter. De klok is immers in staat om zichzelf constant gelijk te zetten aan de hand van een radiosignaal dat over honderden kilometers wordt verzonden.

Dat betekent dat de tijd altijd actueel is. De wijzers hoeven dus nooit gelijk gezet te worden en wanneer de zomer- of wintertijd aanbreekt zal de klok zichzelf ook weer goed zetten. Een atoomklok is daarmee interessant voor iedereen die zeker wil weten dat zijn klok altijd de juiste tijd aangeeft.