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Genaueste Atomuhr der Welt tickt derzeit in einem Forschungsinstitut im US-Bundesstaat Colorado

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Baku, 23. April, AZERTAC 

Im Rennen um die exakteste Zeitmessung gibt es eine neue Bestmarke: Eine optische Atomuhr im amerikanischen Boulder geht in 15 Milliarden Jahren keine Sekunde falsch. Mit der Superuhr sind verblüffende Messungen möglich.

Die genaueste Atomuhr der Welt tickt derzeit in einem Forschungsinstitut im US-Bundesstaat Colorado. Die experimentelle Strontium-Gitter-Uhr geht über 15 Milliarden Jahre keine Sekunde falsch - das ist länger als das Alter des Universums. Physiker des National Institute of Standards and Technology (NIST) und der University of Colorado in Boulder stellen ihre neue Rekorduhr im britischen Fachblatt „Nature Communications“ vor. Die Präzisionszeitmessung ist für verschiedene Anwendungen interessant, von der Satellitennavigation über die Vermessungstechnik bis zur Grundlagenforschung.

Mit einer Strontium-Gitteruhr war am NIST auch schon die bisherige Bestmarke aufgestellt worden - im Januar 2014. Für den neuen Rekord haben die Physiker die Genauigkeit ihres Zeitmessers um das Dreifache verbessert und seine Stabilität um rund 50 Prozent erhöht.

Optische Atomuhren gibt es in zwei unterschiedlichen Varianten: Entweder arbeiten sie mit nur einem einzigen Ion - oder aber mit Tausenden Atomen in einem Gitter - so wie bei der Uhr, die nun einen neuen Rekord aufgestellt hat. In der Uhr befinden sich Strontium-Atome in einem 0,03 mal 0,03 Millimeter großen optischen Gitter aus Laserlicht. Sie werden mit einem weiteren Laser angeregt, und die Physiker zählen die Schwingungen dieser Atome. Die Atome ticken rund 430 Billionen Mal pro Sekunde. „Die Uhr arbeitet bei normaler Raumtemperatur“, berichtete Gruppenleiter Jun Ye in einer NIST-Mitteilung.

Höhenbestimmung per Atomuhr - Die Uhr geht so genau, dass sie bereits kleine Zeitunterschiede im Schwerefeld der Erde nachweisen kann. Nach Albert Einsteins Relativitätstheorie geht die Zeit schneller mit wachsender Höhe über dem Erdboden. Das ist unter anderem wichtig für die Satellitennavigation.

Die Strontium-Gitter-Uhr kann jetzt schon einen Unterschied messen, wenn sie um lediglich zwei Zentimeter angehoben wird. Das ist so exakt, dass damit eine neue Form der Landvermessung möglich werden könnte. „Ich glaube, wir nähern uns der Nutzbarkeit für relativistische Geodäsie“, sagte Ye.

Als Alternative zu Strontium-Gitteruhren haben Physiker kürzlich eine weltumspannende Kette von Atomuhren vorgeschlagen. Diese sollen quantenphysikalisch miteinander gekoppelt sein und eine extrem hohe Genauigkeit ermöglichen. Bislang ist diese Idee aber nur Theorie - im Unterschied zur Superuhr des NIST.

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