JAM ATOM PALING AKURAT

millDalam sejarah, jam yang lebih stabil dan akurat telah membawa inovasi dalam komunikasi dan navigasi. Saat ini sebuah jam yang 1000 kali lebih akurat daripada jam manapun sebelumnya telah ada yang memberikan presisi lebih tinggi tentang seberapa lama sebenarnya satu detik itu. Jam ini adalah variasi dari jam atom yang muncul pada tahun 1950-an. Jam atom biasanya bekerja dengan mengukur frekuensi dari resonansi atom. Sebagai contoh, elektron luar dari atom caesium-133 bergetar persi 9.192.631.770 kali per-detik. Kenyataan ini telah digunakan sejak tahun 1967 untuk mendefinisikan panjang waktu 1 detik – yaitu waktu yang dibutuhkan atom caesium untuk bergetar sebesar 9.192.631.770 kali. Jam atom pertama dapat kelihangan satu bagian dari 1010 getarannya. Jam atom saat ini dapat kehilangan satu bagian dari 1015 getarannya yang berarti 1 detik dalam 30 juta tahun. Tetapi tetap saja manusia berusaha menciptakan jam yang lebih akurat lagi.


Satu cara untuk membuat jam yang lebih akurat adalah dengan meningkatkan “getarannya”, kata Thomas Udem dari Max Planck Institute untuk Optik Quantum di Gaching, Jerman. “Sebuah jam harus menghitung sebuah periode. Lebih pendek periodanya, makin akurat jamnya. Makanya manusia dari menggunakan jam Matahari menjadi jam dengan pendulum, dengan satu getaran per-detiknya, hingga jam dengan kristal quartz dengan 10.000 getaran per-detik. Sekarang kita memiliki jam atom caesium dengan getaran 9 milyar per-detik. Jadi apakah yang dapat bergetar lebih cepat daripada atom caesium? Banyak elemen telah diteliti termasuk ytterbium, merkuri dan strontium yang bergetar sebanyak 429.228.004.229.952 kali per-detik. Tetapi hingga sekarang belum ditemukan cara untuk membuat jam atom strontium.

Secara prinsip, ada dua cara untuk membuat jam strontium: menggunakan oscilasi dari atom tunggal, atau dengan banyak atom pada waktu yang sama. Keuntungan dari dari menggunakan atom tunggal adalah relatif lebih mudah untuk melindunginya dari gangguan elektromagnetik dari luar. Kerugiannya adalah sangat sulit untuk mengukur getaran atom pada frekuensi tinggi. Sebuah jam dengan banyak atom menghasilkan sinyal yang lebih jernih tetapi kurang akurat karena interferensi elektromagnetik dari tiap atomnya sendiri.

Sekarang Hidetoshi Katori dan koleganya pada Universitas Tokyo telah menemukan cara dengan menggabungkan kedua sistem (Nature vol 435 halaman 321). Katori menggunakan 6 sinar laser untuk membuat sebuah pola gelombang elektromagnetik. Cara ini membuat sumur-sumur energi yang tiap sumurnya diisi satu atom strontium. Cara ini mencegah interferensi dari sesama atom. Cara sebelumnya untuk membuat jam semacam ini gagal karena laser saling berinterferensi dengan frekuensi getaran atom. Tim Katori menemukan cara dengan mengubah frekuensi laser dengan metoda yang dinamakan “optical lattice clock (lihat gambar)”. Katori mengklaim jam ini akurat hingga 1018.

Komentar ditutup.

%d blogger menyukai ini: