Waarom is het nauwkeurig meten van de tijd ingewikkelder dan we denken?

(Dan Tri) - Tijd komt niet van de telefoon. En ook niet van de klok. Tijd komt van atomen die miljarden keren per seconde in een vacuüm trillen in een systeem dat zichzelf constant controleert.

Het moderne tijdsysteem begint met een cesium-133-atoom. Wanneer het wordt geactiveerd met de juiste microgolffrequentie, verandert het cesiumatoom van energieniveau en zendt het een puls uit. Dit proces herhaalt zich precies 9.192.631.770 keer, en dit getal definieert een seconde.

Hier komen atoomklokken in beeld. Ze zenden microgolven uit in een vacuüm, registreren de resonantie van de cesiumatomen en richten zich vervolgens op die frequentie.

Zodra de resonantie is vastgelegd, telt het systeem elke cyclus en handhaaft het de uitlijning. Dit is de tijdbasis die uw telefoon weergeeft. Hoewel deze door meerdere lagen infrastructuur wordt gefilterd, blijft de oorspronkelijke referentie ongewijzigd.

Zonder GPS zou het instorten, zouden financiële netwerken niet meer synchroon lopen en zouden communicatiesystemen achterlopen en ontsporen. Dit bevestigt dat tijdregistratie niet slechts een formaliteit is, maar juist de factor die ervoor zorgt dat alles soepel verloopt.

Tijd: een bewegend doelwit

Het interessante aan tijdmeting is dat het voortdurend evolueert. Tientallen laboratoria over de hele wereld gebruiken zeer nauwkeurige atoomklokken, die elk gegevens aan een gemeenschappelijk systeem leveren.

Niet alles is echter perfect gesynchroniseerd, en dat is ook niet nodig. In plaats daarvan vergelijkt het systeem de gemeten waarden, houdt rekening met de afwijking en houdt de gemiddelde waarde stabiel.

Die gemiddelde waarde wordt de Coordinated Universal Time (UTC) en wordt voortdurend bijgewerkt. Er is geen centrale klok.

De VS, Duitsland, Japan en andere landen leveren hun gegevens en het gecombineerde signaal wordt vervolgens via satelliet, glasvezelkabels en radiosignalen over de hele wereld verzonden.

Het doel is niet om perfecte metingen op individueel niveau te bereiken, maar om een ​​consensus te bereiken die nauwkeurig onderzoek kan doorstaan. Het systeem wordt niet alleen beheerd door natuurkundigen, maar door een netwerk van ingenieurs, telecommunicatietechnici en vele andere experts.

Elke keer dat het scherm van je telefoon de tijd weergeeft, wordt de informatie verkregen van een verborgen kristaloscillator die met een vaste frequentie werkt. De frequentie van de oscillator kan variëren afhankelijk van temperatuur, spanning of leeftijd.

Als een apparaat lang genoeg niet is aangesloten of offline is, begint het af te wijken van de realtime-verbinding. Zelfs een paar seconden vertraging kan versleutelde berichten of geautomatiseerde transacties verstoren. Daarom synchroniseren moderne apparaten constant: een dag vertraging kan snelle systemen verstoren.

De toekomst van tijd is niet seconden

Kortom, tijdmeting is altijd een kwestie van nauwkeurige controle geweest. Eerst door de zon, toen door machines en nu door atomen.

Maar het huidige onderzoek gaat nog verder. Er zijn nieuwe optische roosterklokken gebouwd rond atomen zoals strontium of ytterbium, die 100.000 keer sneller tikken dan cesium. Ze zijn nauwkeurig genoeg om de verandering in zwaartekracht tussen je hoofd en je voeten te detecteren.

Die resolutie is essentieel voor de ontwikkeling van navigatiesystemen van de volgende generatie die kunnen concurreren met Google Maps, de lage baan om de aarde kunnen synchroniseren en de aarde in realtime kunnen bewaken.

Met de tijd kunnen we nu tektonische verschuivingen, veranderingen in de zeespiegel en zelfs vulkanische activiteit detecteren, gewoon door te observeren hoe de stroomsnelheid onder druk verandert.

Ook zien we dat tijd wordt gebruikt om quantumcomputers te stabiliseren, blockchaintechnologie te verifiëren en radiotelescopen die de hemel scannen, nauwkeuriger af te stellen.

In deze omgevingen is zelfs een nanoseconde aan afwijking een complete mislukking. Dan verandert precisie van een technische eigenaardigheid in een harde vereiste.

Je vindt ze niet op je telefoon of horloge. Ze zijn experimenteel, subtiel en onzichtbaar, maar ze veranderen nu al de basis van de moderne technologie.

Bron: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-do-thoi-gian-chinh-xac-lai-phuc-tap-hon-chung-ta-tuong-20250922090644411.htm