Who decides how long a second is? - John Kitching

Translator: Reno Kanti Riananda Reviewer: Elda Indria Sari

In 1967, researchers from around the world

Pada tahun 1967, peneliti dari seluruh penjuru dunia

gathered to answer a long-running scientific question—

berkumpul untuk menjawab pertanyaan ilmiah yang menggantung—

just how long is a second?

berapakah lamanya satu detik?

It might seem obvious at first.

Sekilas, tampaknya sudah jelas.

A second is the tick of a clock,

Sedetik adalah setiap detak jarum jam,

the swing of a pendulum, the time it takes to count to one.

ayunan pendulum,

waktu untuk menghitung sampai angka satu.

But how precise are those measurements?

Namun, seberapa akurat ukuran-ukuran tersebut?

What is that length based on?

Apa yang mendasarinya?

And how can we scientifically define this fundamental unit of time?

Bagaimana cara mendefinisikan dasar satuan waktu ini secara ilmiah?

For most of human history, ancient civilizations

Sepanjang sejarah manusia,

peradaban kuno mengukur waktu menggunakan kalender unik

measured time with unique calendars

that tracked the steady march of the night sky.

yang merekam perubahan pada langit malam.

In fact, the second as we know it wasn’t introduced until the late 1500’s,

Faktanya, detik yang kita kenal saat ini baru digunakan di akhir tahun 1500-an,

when the Gregorian calendar began to spread across the globe

saat kalender Gregorian mulai digunakan di seluruh dunia

alongside British colonialism.

bersamaan dengan penjajahan oleh bangsa Inggris.

The Gregorian calendar defined a day as a single revolution of the Earth

Dalam kalender Gregorian, satu hari adalah satu kali putaran bumi pada porosnya.

about its axis.

Each day could be divided into 24 hours, each hour into 60 minutes,

Setiap hari dibagi menjadi 24 jam, setiap jam terdiri dari 60 menit,

and each minute into 60 seconds.

dan setiap menit terdiri dari 60 detik.

However, when it was first defined,

Meskipun begitu, saat pertama kali didefinisikan,

the second was more of a mathematical idea than a useful unit of time.

satu detik lebih merupakan konsep matematis dibandingkan satuan waktu.

Measuring days and hours was sufficient for most tasks in pastoral communities.

Mengukur hari dan jam sudah cukup untuk pekerjaan dalam kehidupan sederhana.

It wasn’t until society became interconnected

Pada saat masyarakat telah terhubung melalui jaringan kereta api cepat,

through fast-moving railways that cities needed to agree on exact timekeeping.

barulah kota-kota merasa perlu bersepakat atas perhitungan waktu yang tepat.

By the 1950’s, numerous global systems required every second

Pada tahun 1950, berbagai sistem global membutuhkan setiap detik

to be perfectly accounted for, with as much precision as possible.

diperhitungkan dengan sempurna, dengan ketelitian setinggi mungkin.

And what could be more precise than the atomic scale?

Apa lagi yang lebih teliti selain skala atom?

As early as 1955, researchers began to develop atomic clocks,

Pada tahun 1955, peneliti mulai mengembangkan jam atom

which relied on the unchanging laws of physics

berdasarkan hukum kekekalan fisika,

to establish a new foundation for timekeeping.

untuk menciptakan landasan baru bagi ketepatan waktu.

An atom consists of negatively charged electrons

Sebuah atom terdiri dari elektron bermuatan negatif,

orbiting a positively charged nucleus at a consistent frequency.

yang mengitari inti bermuatan positif dengan frekuensi yang konsisten.

The laws of quantum mechanics keep these electrons in place,

Hukum mekanika kuantum menjaga elektron tetap pada tempatnya,

but if you expose an atom to an electromagnetic field

tetapi jika sebuah atom terekspos oleh medan elektromagnetik,

such as light or radio waves,

seperti cahaya atau gelombang radio,

you can slightly disturb an electron’s orientation.

orientasi elektron dapat sedikit terganggu.

And if you briefly tweak an electron at just the right frequency,

Lalu jika elektron tersebut disentuh dengan frekuensi yang tepat,

you can create a vibration that resembles a ticking pendulum.

dapat menghasilkan getaran yang menyerupai detak pendulum.

Unlike regular pendulums that quickly lose energy, electrons can tick for centuries.

Tak seperti pendulum biasa yang dengan cepat kehilangan energi,

elektron berdetak selama berabad-abad.

To maintain consistency and make ticks easier to measure,

Untuk mempertahankan konsistensi dan memudahkan pengukuran detak,

researchers vaporize the atoms,

peneliti menguapi atom,

converting them to a less interactive and volatile state.

mengubah kondisinya menjadi tak terlalu interaktif dan lincah.

But this process doesn’t slow down the atom’s remarkably fast ticking.

Namun, proses ini tak memperlambat detak kencangnya.

Some atoms can oscillate over nine billion times per second,

Beberapa atom dapat bergetar lebih dari sembilan miliar kali per detik,

giving atomic clocks an unparalleled resolution for measuring time.

sehingga kemampuan jam atom dalam mengukur waktu tak tertandingkan.

And since every atom of a given elemental isotope is identical,

Karena tiap atom dengan isotop tertentu bersifat identik,

two researchers using the same element and the same electromagnetic wave

dua peneliti yang menggunakan elemen serta gelombang elektromagnetik yang sama

should produce perfectly consistent clocks.

akan menghasilkan jam yang sama-sama konsisten.

But before timekeeping could go fully atomic,

Namun, sebelum perhitungan waktu menjadi sia-sia,

countries had to decide which atom would work best.

negara-negara harus memutuskan atom mana yang terbaik.

This was the discussion in 1967,

Diskusi ini berlangsung pada tahun 1967,

at the Thirteenth General Conference of the International Committee

pada Konferensi Umum ke-13

for Weights and Measures.

Komite Internasional untuk Ukuran dan Timbangan.

There are 118 elements on the periodic table,

Terdapat 118 elemen dalam tabel periodik,

each with their own unique properties.

masing-masing memiliki keunikan.

For this task, the researchers were looking for several things.

Peneliti mensyaratkan beberapa hal untuk tugas ini.

The element needed to have long-lived

Elemen tersebut harus memiliki getaran elektron yang kekal dan tinggi

and high frequency electron oscillation for precise, long-term timekeeping.

untuk perhitungan waktu jangka panjang yang akurat.

To easily track this oscillation,

Untuk mengetahui getaran tersebut,

it also needed to have a reliably measurable quantum spin—

elemen ini harus memiliki putaran kuantum yang terukur—

meaning the orientation of the axis about which the electron rotates—

atau orientasi sumbu tempat elektron berputar—

as well as a simple energy level structure—

dan struktur tingkat energi yang sederhana—

meaning the active electrons are few and their state is simple to identify.

artinya hanya ada sedikit elektron aktif, dan mudah diidentifikasi.

Finally, it needed to be easy to vaporize.

Terakhir, elemen ini harus mudah diuapi.

The winning atom? Cesium-133.

Pemenangnya? Sesium-133.

Cesium was already a popular element for atomic clock research,

Sesium sudah cukup dikenal saat penelitian jam atom,

and by 1968, some cesium clocks were even commercially available.

dan pada tahun 1968, beberapa jam sesium sudah diperdagangkan.

All that was left was to determine how many ticks of a cesium atom

Sekarang tinggal menentukan berapa kali atom sesium berdetak

were in a second.

dalam satu detik.

The conference used the most precise astronomical measurement

Dalam konferensi tersebut, digunakan ukuran astronomis paling akurat

of a second available at the time—

untuk satuan detik yang tersedia saat itu—

beginning with the number of days in a year and dividing down.

dimulai dari jumlah hari dalam setahun dan diukur ke bawah.

When compared to the atom’s ticking rate,

Saat dibandingkan dengan tingkat detak jam atom,

the results formally defined one second

hasilnya secara formal mendefinisikan satu detik

as exactly 9,192,631,770 ticks of a cesium-133 atom.

sebagai sembilan miliar, 192 juta, 631 ribu,

dan 770 kali detak atom Sesium-133.

Today, atomic clocks are used all over the Earth— and beyond it.

Saat ini, jam atom digunakan di penjuru Bumi, bahkan di luar.

From radio signal transmitters to satellites

Mulai dari penerus gelombang radio ke satelit

for global positioning systems,

untuk sistem penentuan posisi global,

these devices have been synchronized

peralatan ini diselaraskan

to help us maintain a globally consistent time—

untuk membantu kita memiliki waktu yang konsisten secara global

with precision that’s second to none.

dengan ketelitian tertinggi.