Jam atom dan manfaat standardisasi waktu

 
 
Saat ini jam atom digunakan sebagai patokan standarisasi waktu secara internasional, karena tingkat akurasi yang sangat baik serta tingkat kesalahan yang kecil.
 
Saat ini terdapat sekitar 400 jam atom di seluruh dunia yang dimiliki oleh 70 lembaga metrologi dan observatorium. Semuanya berkontribusi terhadap perhitungan Waktu Atom Internasional (TAI) untuk menentukan UTC (Universal Time, Coordinated).

Mungkin sejak kecil kita mengenal istilah Greenwich Mean Time (GMT), atau sistem pengaturan perbedaan waktu di negara-negara dunia berdasarkan letak geografis. Namun dalam perjalanannya, GMT kini telah digantikan dengan UTC.

Tujuannya adalah agar adanya keseragaman dan keakuratan waktu di setiap negara meskipun memiliki selisih waktu yang besar akibat berada di letak geografis yang berseberangan. Hal ini menjadi penting dewasa ini karena kita memasuki era digital yang "menyatukan" masyarakat dunia tanpa memandang letak geografis lagi.

Tanpa adanya keseragaman, maka sejumlah aktivitas, baik bersifat internasional maupun nasional, tidak akan bisa berjalan dengan baik.

Indonesia pun memiliki jam atom yang menjadi instrumen standar pengukur keakuratan waktu nasional. Keberadaannya menjadikan Indonesia menjadi negara yang dapat diperhitungkan dalam masalah sistem akurasi pengukuran.

Namun dalam praktiknya, masih banyak gawai elektronik, lembaga-lembaga, hingga industri yang belum memanfaatkan atau bahkan belum mengetahui keberadaan jam atom tersebut. Sebelum membicarakan akibat dari tidak adanya keseragaman waktu, mari kita simak dahulu sejarah awal munculnya standarisasi waktu internasional.

Sejarah munculnya aturan perhitungan waktu internasional

Menilik sejarah singkatnya, pada 1884 kota Greenwich di Inggris telah resmi disepakati oleh sejumlah besar ilmuwan perbintangan (ahli astronomi) sebagai pusat nol derajat, menjadi awal perhitungan waktu.

Alasannya terkait dengan jaringan transportasi kereta api jarak jauh yang mulai berkembang masa itu. Tanpa adanya sistem waktu yang baku, jadwal kereta api bisa kacau ketika memasuki wilayah yang menggunakan sistem waktu berbeda. Hal ini terutama dirasakan oleh jaringan kereta api di Kanada dan Amerika Serikat.

GMT atau Waktu Rata-rata Greenwich sendiri adalah rujukan waktu internasional yang pada mulanya didasarkan pada jam matahari di Greenwich.

Sampai pertengahan abad ke-19, masing-masing negara menggunakan sistem jam matahari sendiri dengan menggunakan meridian masing-masing -- garis hubung utara-selatan yang melalui zenit yang dilintasi matahari saat tengah hari.

Pada 1928, dalam konferensi astronomi internasional, berdasarkan kajian soal waktu, maka penamaan GMT diubah menjadi Universal Time (UT). Rujukan waktunya tetap jam matahari, sehingga tergantung rotasi Bumi yang sebenarnya tidak konstan.

Tahun 1955 ditemukanlah jam atom Cesium yang memiliki perhitungan waktu lebih stabil. Hal ini menyebabkan adanya perbedaan dengan UT, walau dalam skala yang sangat kecil dalam ukuran milisecond (seperseribu detik).

Pada akhir 1960-an sampai awal 1970-an, banyak dilakukan kajian soal waktu yang sinkron antara UT dan jam atom. Akhirnya pada 1967, Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran atau CGPM (Conference Generale des Poids et Mesures) memberikan definisi baru ukuran detik berdasarkan atom Cesium 133.

Baru pada 1972 jam atom digunakan sebagai alat yang diakui menjadi patokan keseragaman detik secara internasional.

Saat ini UT bukan lagi murni didasarkan pada jam matahari, tetapi berdasarkan jam atom yang disinkronkan dengan konsep jam matahari. Namanya menjadi UTC (Universal Time, Coordinated), nama gabungan dari usulan dua bahasa: bahasa Inggris "CUT" untuk "Coordinated Universal Time" dan bahasa Perancis "TUC" untuk "Temps Universel Coordonne".

TAI menjadi standar internasional yang digunakan sebagai dasar untuk UTC per 1 Januari 1972.

Kini jika dibandingkan dengan ukuran waktu sebenarnya, waktu TAI lebih maju 37 detik. Hal ini berarti telah terjadi penyesuaian 37 kali leap second atau detik kabisat. Penambahan terakhir adalah pada 31 Desember 2016 lalu. Perhitungan waktu menjadi 23:59:60 sebelum tanggal berganti ke 1 Januari 2017.

Kembali lagi, leap second ini terjadi karena adanya penyesuaian dari perhitungan rotasi Bumi yang tidak selalu tepat sama setiap periode.

Jam atom di Indonesia

Di Indonesia, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) dalam hal ini Pusat Penelitian Metrologi LIPI (Puslit Metrologi-LIPI), menjadi satu-satunya lembaga nasional yang bertugas mengelola Standar Nasional Satuan Ukuran (SNSU). Puslit Metrologi-LIPI telah mendapat pengakuan internasional internasional dari BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) sebagai lembaga metrologi nasional di Indonesia. Waktu dan frekuensi merupakan salah satu SNSU yang dikelola oleh Puslit Metrologi-LIPI.

Maka dari itu, Indonesia pun memiliki jam atom yang menggunakan resonansi atom sebagai penghitungnya. Tidak hanya satu, saat ini Puslit Metrologi-LIPI memiliki tiga jam atom yang aktif berbasiskan atom Cesium 133.
Prinsip operasi dari jam atom sendiri tidak didasarkan pada fisika nuklir, tetapi lebih pada fisika atom.

Dalam jam atom, osilasi --variasi pengulangan -- alami atom bertindak layaknya pendulum di jam kuno. Namun, jam atom jauh lebih akurat daripada jam konvensional karena osilasi atom memiliki frekuensi yang lebih tinggi dan jauh lebih stabil.

Keakuratan jam atom bervariasi. Namun tingkat kesalahan yang diperkirakan hanya 1 detik pada sekitar periode 1 juta tahun.

Sistem Satuan Internasional (SI) mendefinisikan sedetik sebagai waktu yang dibutuhkan atom Cesium 133 untuk berosilasi 9.192.631.770 kali.

Lebih lanjut, Kepala Subbidang Metrologi Waktu dan Frekuensi, Ratnaningsih, menjelaskan maksud dari diaktifkannya tiga jam atom sekaligus yakni CS 1, CS 2, dan CS 3. Ia mengatakan bahwa keberadaan dua jam atom lain adalah sebagai cadangan jika sewaktu-waktu jam atom utama yang diberi kode CS 1 rusak.

Jam atom harus beroperasi seacara terus menerus selama 24 jam 7 hari. Oleh sebab itu selain memanfaatkan jalur tenaga listrik dari PLN, Puslit Metrologi-LIPI menyediakan UPS dan baterai yang dapat tetap mengaktifkan jam atom jika tenaga listrik PLN terputus.

"Tapi sejauh ini sangat jarang terjadi putusnya aliran listrik, meski terjadi pun tidak sampai hitungan jam," tambah Ratna.

Internet juga menjadi infrastruktur inti. Melalui internet jam atom Puslit Metrologi-LIPI dapat terhubung dengan BIPM. Tidak perlu kecepatan yang besar, yang penting adalah kestabilan koneksi guna pengiriman data (FTP).

Puslit Metrologi-LIPI telah menjamin ketepatan pengukuran jam atom melalui uji banding terus-menerus secara langsung dengan lembaga-lembaga metrologi dunia melalui hubungan satelit GPS. Dengan demikian, penunjukan jam atom di Puslit Metrologi dijamin tertelusur atau sesuai dengan penunjukan waktu yang menjadi acuan global.

Pentingnya adanya keseragaman waktu

Keseragaman pengaturan waktu semakin terasa nilai kepentingannya sekarang ini. Cakupan bidang yang bisa dipengaruhi waktu pun semakin luas; bukan hanya transportasi.

Manfaat paling besar akan lebih terasa pada penentuan waktu transaksi elektronik. Antara lain komunikasi, perbankan, bursa saham, medis, dan lelang daring. Penyelidikan dan penyidikan forensik dalam kasus cybercrime atau kejahatan dunia maya akan terlacak dengan lebih baik jika adanya standarisasi waktu yang jelas.

Sebagai contoh di bidang komunikasi. Jika sebuah operator memberikan tambahan kuota data pada jam 00:00 hingga jam 6:00, tapi pada praktiknya masih ada pengguna operator tersebut yang pulsa teleponnya terpotong, belum tentu karena praktik curang sang operator.

Kemungkinan besar hal itu terjadi karena adanya perbedaan jam gawai pengguna dengan jam server dari sang operator. Meski di jam gawai pengguna telah mencapai pukul 00:00, bisa saja jam pada server masih berada pada pukul 23:59.

Contoh lain adalah di dunia perbankan. Dengan majunya teknologi membuat transaksi perbankan kini dilakukan secara digital. Persamaan waktu antar wilayah menjadi sangat krusial terhadap kesuksesan setiap aktivitas perbankan.

Misal jika Anda mentransfer sejumlah uang pada pukul 9.00, tapi jika wilayah sang penerima ternyata masih berada di pukul 8.55, mungkin hasil transfer tersebut tidak instan masuk rekening penerima. Bahkan ada kemungkinan transaksi menjadi gagal karena perbedaan waktu tersebut.

Efek kegunaan standarisasi waktu juga akan sangat terasa pada transaksi lelang daring. Bayangkan jika dalam sebuah lelang, jam di lokasi lelang menunjukan waktu tersisa tinggal satu menit lagi. Lalu Anda mengirim penawaran tepat pada sisa waktu 5 detik lagi. Saat penawaran masuk ke server, mungkin penawaran Anda tidak diterima karena jam server telah menunjukkan bahwa waktu sudah habis.

Sadar akan pentingnya keseragaman waktu secara nasional, Puslit Metrologi-LIPI memiliki sejumlah program untuk menyebarluaskan keberadaan standar waktu nasional UTC(KIM) serta mengusahakan pemanfaatannya.

"Selain kebaikan yang akan didapatkan, kami merasa bahwa investasi dalam bidang ini yang tergolong tidak murah akan sayang jika tidak dimanfaatkan secara maksimal," kata Ratna.

Salah satu usahanya adalah penyediaan Network Time Protocol (NTP) dari LIPI.

Pada masa lalu, diseminasi atau penyebaran tanda waktu dilakukan melalui media konvensional seperti telepon, radio dan televisi. Saat ini, teknologi yang digunakan adalah penyebaran tanda waktu melalui jaringan internet, menggunakan standar komunikasi yang disebut NTP.

Contoh sederhana, pada komputer-komputer yang kita gunakan biasanya melakukan sinkronisasi waktu ke suatu server. Umumnya server yang digunakan adalah server internasional. LIPI telah menyediakan server khusus untuk layanan NTP ini.

Pengguna dapat memanfaatkan sinkronisasi waktu Indonesia yang sudah terstandarisasi secara internasional melalui alamat ntp.metrologi.lipi.go.id. "Sistem tersebut sudah memperhitungkan delay dalam proses transmisi, sehingga ketepatannya dapat dijamin di mana pun ada koneksi ke jaringan internet," kata ahli LIPI, DR Mego Pinandito.

Bagi pengguna komputer berbasiskan Windows, Anda yang ingin mencoba dapat masuk ke bagian pengaturan waktu dan tanggal, kemudian masuk ke tab "Internet Time". Dari sini silakan mengubah pengaturan server sinkronisasi ke alamat di atas.

Ratna menjelaskan memang sekarang ini belum ada aturan resmi dari pemerintah mengenai penggunaan standar waktu nasional. Sejauh ini masih berupa anjuran, belum masuk ke aturan resmi layaknya TKDN (Tingkat Kandungan Dalam Negeri).

Ia berharap ke depannya pemerintah dapat menelurkan aturan resmi mengenai hal ini. Sehingga ke depannya dunia digital di Indonesia memiliki kesamaan standar mengenai waktu.

Mengenai masa depan, keberadaan jam atom bisa saja tergantikan. Saat ini para ilmuwan di dunia sedang menguji sebuah instrumen baru yang diklaim lebih akurat lagi dari jam atom yang digunakan saat ini.

Dilansir dari Time and Date, Jam optik menjadi kandidat terbaik. Ia menggunakan cahaya dalam spektrum yang kasat mata untuk mengukur osilasi atomik. Frekuensi resonansi dari sinar cahaya sekitar 50 ribu kali lebih tinggi dari yang dihasilkan oleh radiasi gelombang mikro.

Hal tersebut memungkinkan untuk melakukan pengukuran yang lebih presisi lagi. Jika tingkat kesalahan jam atom diperkirakan 1 detik pada sekitar periode 1 juta tahun, Jam optik diperkirakan mencapai angka 1 detik pada sekitar 15 miliar tahun.

Catatan Redaksi: Tulisan ini telah mengalami sejumlah perubahan dan perbaikan minor sesuai dengan informasi dari Puslit Metrologi-LIPI

 

Sumber : beritagar.id, 12 Maret 2017

Sivitas Terkait : Dr. Mego Pinandito M.Eng.