EO

Bouwen aan de kleinste kwantumklok ooit

31 oktober 2018 om 09:18 uur

Een ultrakoude wolk van strontiumatomen wordt gevangen in een vacuümkamer, omgeven door elektromagneten en optica voor laserkoeling.

IqClock, een Europees consortium geleid door UvA-natuurkundige Florian Schreck, gaat klokken bouwen op basis van de nieuwste ontwikkelingen in de kwantummechanica. De optische atoomklokken zullen ongekend precies zijn en klein genoeg om gemakkelijk te vervoeren. Zo komen tal van technologische en wetenschappelijke vernieuwingen binnen handbereik, bijvoorbeeld voor de manier waarop geologen de aarde meten.


Het consortium, waarin kennis uit de wetenschap en het bedrijfsleven samenkomt, krijgt hiertoe 10 miljoen euro uit het Quantum Flagship-programma van de Europese Unie.

 

Tijdmeting verbeteren

Het iqClock-programma is het geesteskind van natuurkundigen Florian Schreck van de UvA en Yeshpal Singh van de University of Birmingham. Zij streven een gezamenlijk doel na: het verbeteren en vereenvoudigen van de meting van de tijd. In sommige laboratoria staan al ultra-nauwkeurige klokken, zogeheten optische atoomklokken. Dit zijn de nauwkeurigste wetenschappelijke instrumenten tot dusver. Als ze gedurende de hele levensduur van het heelal zouden lopen (zo'n veertien miljard jaar), zouden ze maar een seconde verkeerd lopen. Maar hoe mooi zulke klokken ook zijn, ze hebben twee grote nadelen: ze zijn extreem moeilijk om te maken en ze zijn enorm groot, zwaar en niet erg stevig.

 

Eenvoudiger en kleiner

Hoe kunnen optische atoomklokken vereenvoudigd worden? "De huidige optische klokken gebruiken trillingen van atomen om een heel nauwkeurige frequentie vast te leggen waarmee de klok tikt", vertelt Schreck. "Die frequentie wordt overgebracht op een optische laser. Vandaar de naam optische klok. De fijnafstemming van de laserfrequentie op die van de atomen is niet eenvoudig, maar we hebben hier in Amsterdam een manier ontdekt om dit idee eenvoudiger te implementeren, door de trillende atomen zelf de laserstraal te laten vormen. Deze constructie staat bekend als de superradiante laser. Het tweeledige gebruik van dezelfde atomen moet het veel makkelijker maken om optische atoomklokken te bouwen, aangezien de atomen licht produceren dat niet alleen heel stabiel is, maar ook automatisch de juiste frequentie heeft."


Dit idee zou de optisch klok vereenvoudigen, maar de eerste superradiante klok moet nog gebouwd worden. De belangrijkste bouwsteen, een continue bron van ultrakoude strontiumatomen, slechts een paar miljoensten van een graad boven het absolute nulpunt, werd onlangs echter door Schreck en zijn team geproduceerd. Rond dezelfde tijd kwam Singh met het initiatief om optische atoomklokken voor het bedrijfsleven te bouwen en daarbij de problemen rond de grootte en kwetsbaarheid van de bestaande klokken te verhelpen. Hierop besloten Schreck en Singh de handen ineen te slaan en andere partners met dezelfde doelstellingen bijeen te brengen in het iqClock-consortium.

 

Revolutionaire veranderingen

Het uiteindelijke doel is om de technologie van optische klokken volledig transporteerbaar te maken, zodat die tegen het eind van het tienjarige programma gebruikt kan worden in bijvoorbeeld satellieten. Schreck: "Zo kan straks de nauwkeurigheid van navigatiesystemen verbeterd worden tot enkele centimeters, waarmee de manier waarop bijvoorbeeld geologen de aarde meten revolutionair zal veranderen. Maar we kunnen ook omhoogkijken in plaats van omlaag: in de astronomie worden atoomklokken gebruikt om telescopen over de hele planeet te synchroniseren tot een effectieve telescoop die zo groot is als de aarde zelf. Vervoerbare optische klokken zijn ook geweldige instrumenten om zwaartekrachtgolven mee te meten, met behulp van gesynchroniseerde satellieten die zich vele duizenden kilometers van elkaar af bevinden. Supernauwkeurige klokken zullen dus de manier waarop we naar onze planeet en het heelal kijken voor altijd veranderen."

 

Een meer praktische toepassing ligt in de synchronisatie van telecommunicatienetwerken, waardoor die netwerken veel beter kunnen presteren. "En ten slotte is er natuurlijk het onverwachte: als nieuwe technologieën op brede schaal beschikbaar worden, vindt de industrie onvermijdelijk nieuwe manieren om die technologie in te zetten", aldus Schreck.

 

 

Gerelateerd nieuws

90 miljoen voor inzet technologie bij zorg thuis

90 miljoen voor inzet technologie bij zorg thuis

Inzet van technologie kan voor veel ouderen met een chronische ziekte of beperking van betekenis zijn, om met een goede kwaliteit van leven zelfstandig te kunnen blijven wonen. Om de inzet van zulke e-health toepassingen…

Ontwerpstudie voor cirkelversneller van 100 kilometer op Cern gereed

Ontwerpstudie voor cirkelversneller van 100 kilometer op Cern gereed

De ontwerpstudie voor een nieuwe cirkelvormige, ondergrondse deeltjesversneller van 100 kilometer omtrek bij Cern in Genève is gepubliceerd. De superversneller moet de opvolger worden van de huidige LHC-versneller op…

Kracht van wet voor nieuwe Richtlijn Steigers

Wettelijke status voor nieuwe Richtlijn Steigers

De nieuwe Richtlijn Steigers is opgenomen in de Arbocatalogus Bouw & Infra. Daarmee heeft de richtlijn nu officiële kracht van wet gekregen dankzij de gezamenlijke inspanning van verschillende branches om de…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

22 januari 2019

Carcinogene stoffen

Tijdens deze cursus worden methoden besproken waarmee vastgesteld kan worden of een stof carcinogene...

22 januari 2019, Vianen

Certified Machinery Safety Expert (CMSE) met TUV certificaat

22, 23. 29 en 30 januari 2019

Meer agendapunten »