Het International Bureau of Weights and Measures (BIPM) in Sèvres bij Parijs berekent gewoonlijk de internationale tijd,
"Om ten volle te profiteren van optische klokken in UTC, is het belangrijk om de methoden voor het vergelijken van wereldklokken te verbeteren", legt Gerard Petit uit, natuurkundige bij de tijdafdeling van het BIPM.
Een atoomklok is een apparaat voor het meten van tijd, indie trillingen gebruikt die optreden op het niveau van atomen of moleculen als standaard. Het Internationale Systeem van Eenheden definieert één seconde als 9 192 631 770 perioden van elektromagnetische straling die voortkomen uit de overgang tussen twee niveaus van de grondtoestand van het cesium-133-atoom.
De atoomklok is essentieel bij navigatie. Het bepalen van de positie van ruimteschepen, satellieten, ballistische raketten, vliegtuigen, onderzeeërs, evenals de beweging van auto's in automatische modus via satellietcommunicatie (GPS, GLONASS, Galileo) is onmogelijk zonder een atoomklok. Atoomklokken worden ook gebruikt in satelliet- en terrestrische telecommunicatiesystemen, waaronder basisstations voor mobiele communicatie, internationale en nationale standaardenbureaus en precisietijddiensten, die periodiek tijdelijke signalen via de radio uitzenden.
Atoomklokken hebben echter hun eigen complexiteit -moderne optische atoomklokken, die zijn gebaseerd op lasers die interageren met ultrakoude atomen, bieden een veel grotere nauwkeurigheid dan de satellietcommunicatie die ze met elkaar verbindt.
Er worden antennes en een klok op een optische array gebruikt. Linksboven: 2,4 m antenne geïnstalleerd bij INAF, Italië. Midden bovenaan: antenne van 2,4 m geïnstalleerd bij NICT, Japan. Rechtsboven: 34 m antenne bij NICT, Japan. Linksonder: een ytterbium-klok op een optisch rooster dat werkt bij INRIM, Italië. Rechtsonder: een klok op een op strontium gebaseerde optische array in NICT, Japan. Credit: National Institute of Information and Communication Technology (NICT), behalve de linker benedenhoek. Krediet: National Institute of Metrological Medicine (INRIM).
In een nieuwe studie, hoge energieextragalactische radiobronnen vervangen satellieten als bronnen van referentiesignalen. De groep van Sekido Mamoru bij NICT heeft twee speciale radiotelescopen ontwikkeld, één ingezet in Japan en de andere in Italië, om de verbinding tot stand te brengen met behulp van Very-long-baseline interferometry (VLBI). Deze telescopen kunnen een breed frequentiebereik waarnemen en dankzij antennes met een diameter van slechts 2,4 meter kunnen ze worden gedragen.
“We willen laten zien dat breedband VLBI een krachtig hulpmiddel kan worden, niet alleen in de geodesie en astronomie, maar ook in de metrologie”, legt Sekido uit.
Het doel van de samenwerking was om de twee met elkaar te verbindenoptische klokken in Italië en Japan, gescheiden door een basisafstand van 8700 km. Deze klokken laden honderden ultrakoude atomen in een optisch rooster, een atoomval gecreëerd met behulp van laserlicht. De klokken gebruiken verschillende atomaire deeltjes: ytterbium voor de klokken in INRIM en strontium in NICT. Beiden zijn kandidaten voor een toekomstige herdefinitie van de tweede in het Internationale Systeem van Eenheden (SI).
“Vandaag is er een nieuwe generatie optische horlogesdringt aan op herziening van de definitie van de tweede. De weg naar herdefiniëring moet de uitdaging aangaan om klokken op een wereldwijde, intercontinentale schaal te vergelijken met betere prestaties dan nu, ”aldus David Kalonico, hoofd van de kwantummetrologie en nanotechnologie en onderzoekscoördinator bij INRIM.
Communicatie is mogelijk door quasars te observerenmiljarden lichtjaren verwijderd: radiobronnen aangedreven door zwarte gaten met een massa van miljoenen zonsmassa's, maar zo ver weg dat ze als vaste punten aan de hemel kunnen worden beschouwd. Telescopen richten zich elke paar minuten op de nieuwe ster om de invloed van de atmosfeer te compenseren. “We hebben het signaal niet van satellieten waargenomen, maar van radiobronnen in de ruimte”, aldus Ido Tetsuya, directeur van het Space Standards Laboratory en onderzoekscoördinator bij NICT, over het project.
Naast het verbeteren van de internationale timing,een dergelijke infrastructuur opent ook nieuwe manieren om de fundamentele natuurkunde en de algemene relativiteitstheorie te bestuderen, variaties in het zwaartekrachtveld van de aarde te bestuderen, of zelfs variaties in de fundamentele constanten die ten grondslag liggen aan de natuurkunde.
Lees ook
Op dag 3 van de ziekte verliezen de meeste COVID-19-patiënten hun reukvermogen en hebben ze vaak een loopneus
Bekijk de dichtstbijzijnde opnamen van het oppervlak van de zon
De Doomsday-gletsjer bleek gevaarlijker te zijn dan wetenschappers dachten. We vertellen het belangrijkste