Optische klokken maken schrikkelseconde overbodig

De voorbije nacht hebben we onze tijdrekening met één seconde aangepast, zodat we weer op schema zitten met de rotatie van de aarde. De huidige cesium-atoomklokken hebben immers een afwijking van ongeveer één sekonde op tien miljoen jaar. Aan het Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in het Duitse Braunschweig wordt echter gewerkt aan een optische klok, die de tijdsberekening nog duizend keer nauwkeurig moet maken.

"De huidige tijdsberekening lijkt nauwkeurig, maar is nog niet nauwkeurig genoeg," vertelde PTB-woordvoerder Ekkehard Peik aan de krant Die Welt. De Duitse wetenschappers werken aan een ytterbium-atoom, dat bij belichting een bijzonder hoog en regelmatig aantal trillingen verloont. Daarbij wordt gewerkt met bijzonder stabiele laserstralen, wat mogelijk is door bijzonder recente technologische ontwikkelingen. Vorige maand kreeg de Duitser Theodor Hänsch de nobelprijs voor een supernauwkeurige meting van die hoge frequenties. "Daarmee vormt de PTB de frontlijn van de tijdswetenschap," stipt de krant aan.

PTB-directeur Ernst O. Göbel benadrukte dat dergelijk onderzoek niet louter een recordjacht is, maar vooral heel praktische voordelen biedt. "In de achttiende eeuw was de scheepvaart de drijvende kracht achter het onderzoek naar steeds nauwkeuriger tijdsbepalingen," benadrukte hij. "Ook vandaag is navigatie nog één van de belangrijkste toepassingen van vooruitstrevende chronometratie. "Optische klokken in navigatiesatellieten - zoals het Galileo-project - kunnen positiebepalingen afleveren met een nauwkeurigheid van één centimeter. Op dit ogenblik zorgt een tijdsverschil van één duizendste van een seconde voor een onnauwkeurigheid van 300 meter."

Maar ook de fijnere opmetingen van de aarde en het heelal is gebaseerd op verbeterde klokken. "Zo kan een virtuele supertelescoop, gebaseerd op een wereldwijd netwerk van reële individuele telescopen, de positie van hemellichamen veel nauwkeuriger bepalen dan tot nu toe," aldus de krant. "Daarvoor is de correcte tijdsopname van de verschillende telescopen absoluut noodzakelijk. Ook bewegingen van de aarde en de continenten zijn op die manier juister te bepalen."

Verder wordt erop gewezen dat ook de studie van de ondergrond met nauwkeuriger tijdsberekeningen grote vorderingen kan maken, terwijl wetenschappers er bovendien mee kunnen onderzoeken of bepaalde fysieke constanten inderdaad altijd identiek blijven.