5 Fakta Seputar Jam Atom, Si Penunjuk Waktu Paling Akurat
Penggunaan jam sebagai metode pengukuran waktu sudah lama dikenal sejak lebih dari seribu tahun yang lalu. Dikutip dari Scientific American, masyarakat mesir kuno tercatat sebagai peradaban pertama yang menemukan konsep jam matahari. Mereka juga diketahui menggunakan jam air yang terbuat dari pipa bertanda khusus untuk mencatat durasi satuan waktu.
Selain berguna dalam kehidupan sehari-hari, penemuan alat ukur waktu juga sangat penting dalam pengembangan ilmu dan teknologi. Waktu merupakan variabel kontrol yang sangat diperlukan dalam setiap penelitian.
Beberapa riset dalam ilmu fisika juga memerlukan keakuratan waktu sebagai variabelnya. Oleh karena itu, diciptakan teknologi jam atom sebagai penunjuk waktu paling akurat. Kalau kamu masih belum tahu terkait jam atom, inilah beberapa fakta menarik di antaranya.
1. Jam atom pertama selesai dibuat pada tahun 1949
Pada tahun 1930, seorang profesor fisika bernama Isidor Isaac Rabi menciptakan teknik resonansi magnetik berdasarkan tembakan atom. Lebih dari satu dekade setelahnya, profesor dari Columbia University tersebut mencetuskan ide bahwa teknik resonansi magnetik-nya bisa diterapkan untuk pembuatan jam. Tak berselang lama, di tahun 1949 National Institute of Standards and Technology (NIST) mengumumkan jam atom pertamanya yaitu NBS-1 yang dibuat berdasarkan penemuan Isidor Rabi.
2. Jam atom bekerja berdasarkan aktivitas vibrasi atom
Disebut jam atom karena alat ini bekerja melalui aktivitas atom. Dikutip dari Livescience, ketika suatu atom terpapar frekuensi radiasi elektromagnetik, partikel elektron dari atom tersebut akan berpindah bolak-balik antar tingkatan energi. Radiasi elektromagnetik yang dimaksud adalah gelombang microwave ataupun gelombang radio.
Karena atom dari suatu unsur memiliki sifat yang seragam, setiap pergerakan elektron dari suatu atom pun akan menghasilkan radiasi dengan frekuensi yang sama persis. Oleh karena itu, jam atom dapat diandalkan sebagai pengukur waktu paling akurat.
3. Sesium-133 dipilih sebagai sumber partikel elektron jam atom
Ketika pertama kali diproduksi, jam atom masih menggunakan pergerakan atom dari molekul amonia. Akan tetapi, akurasinya masih kalah jika dibandingkan jam quartz atau jam dinding.
Setelah melalui beberapa kali percobaan, pada tahun 1955 terciptalah jam atom sesium-133. Isotop sesium-133 dipilih karena kestabilannya dan tidak memancarkan sinar radioaktif, dikutip dari The Seiko Museum Ginza.
Jam atom sesium-133 memiliki tingkat presisi yang tinggi yaitu setara error 1 detik dalam 300 tahun. Sejak tahun 1967, jam atom sesium-133 telah ditetapkan sebagai definisi satuan detik dalam International System of Units. Dikutip dari Britannica, 1 detik didefinisikan sebagai durasi 9.192.631.770 periode radiasi atom sesium-133.
4. Sistem GPS dan Penentuan Standar Waktu Global menggunakan teknologi jam atom
Pengukuran waktu dengan tingkat presisi yang tinggi sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya GPS. Dikutip dari Inside Sciences, receiver GPS di gadget akan menerima sinyal informasi waktu dan lokasi dari satelit GPS yang dikirim melalui gelombang microwaves. Supaya tidak terjadi kesalahan dalam membaca lokasi, satelit GPS harus dilengkapi dengan alat ukur waktu yang sangat presisi yaitu jam atom.
Keakuratan jam atom juga dimanfaatkan dalam Coordinated Universal Time (UTC) yang saat ini menjadi standar penentuan waktu di seluruh dunia. Selain mengukur rotasi Bumi, penentuan UTC juga didasarkan pada skala waktu International Atomic Time yang didapat dari hasil pengukuran 400 jam atom yang tersebar di berbagai tempat, dikutip dari Time and Date.
5. Teknologi jam atom terus dikembangkan untuk menambah tingkat presisi
Sejak diciptakan pada tahun 1949, para ilmuwan terus mengembangkan teknologi jam atom cesium supaya semakin presisi. Di tahun 1999, jam atom buatan NIST yaitu NIST-F1 bahkan telah memiliki tingkat akurasi 1 detik dalam 100 juta tahun.
Meskipun jam atom masih dianggap sebagai alat penunjuk waktu terakurat, dunia riset tengah mengembangkan jam optik yang diperkirakan dapat menggantikan tingkat presisi jam atom. Penggunaan gelombang microwave dalam jam atom akan digantikan dengan gelombang cahaya yang memiliki frekuensi lebih besar. Tingginya frekuensi gelombang cahaya membuat jam optik bukan hanya lebih akurat tetapi juga lebih stabil, dikutip dari Physics World.
Setelah jam atom, kini jam optik mulai dikembangkan untuk keperluan riset dan teknologi yang sangat membutuhkan keakuratan waktu seperti quantum sensing, space science dan sinkronisasi jaringan berkecepatan tinggi. Menurut National Physics Laboratory, keberadaan jam optik bukan tidak mungkin dapat mengubah definisi detik dalam unit pengukuran waktu SI.