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Optische Uhr Optische Strontiumuhr in einem PKW-Anhänger

| Redakteur: Doris Popp

Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben erstmals eine transportable optische Strontium-Gitteruhr präsentiert und erfolgreich getestet, die für weltweite Vergleiche optischer Uhren, geodätische Anwendungen und Grundlagenuntersuchungen in der Physik geeignet ist.

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Ein Anhänger, gespickt mit Hightech-Physik: die transportable optische Uhr der PTB.
Ein Anhänger, gespickt mit Hightech-Physik: die transportable optische Uhr der PTB.
(Bild: PTB)

Braunschweig – Optische Uhren sind noch genauer als die Cäsium-Atomuhren, die gegenwärtig die Zeit „machen“. Außerdem benötigen sie nur ein Hundertstel der Messdauer, um eine bestimmte Messgenauigkeit zu erreichen. Damit könnten sie in Zukunft nicht nur die Grundlage für eine neue Definition der SI-Basiseinheit Sekunde liefern, sondern ganz konkret zu besseren Messmöglichkeiten etwa in der Geodäsie führen.

Optische Uhren gelten als heiße Kandidaten für eine neue Definition der SI-Basiseinheit Sekunde. Dass es bei der anstehenden SI-Neudefinition im Herbst 2018 vorerst noch bei den Cäsium-Atomuhren bleibt, hat nur den Grund, dass der Nachfolger noch nicht klar feststeht. Es gibt schlicht zu viele konkurrierende optische Uhren. Noch ist nicht klar, wer das Rennen machen wird – sprich, ob die Definition schließlich auf einer Eigenschaft des Strontium-, Ytterbium-, Aluminium- oder eines anderen Atoms beruhen wird. Die entsprechenden optischen Uhren liefern sich schon seit Jahren spannende Kopf-an-Kopf-Rennen in den unterschiedlichen Disziplinen: etwa bei der Genauigkeit (wobei es um möglichst kleine Unsicherheiten geht) oder bei der Stabilität (wie lange man messen muss, um zuverlässige Messdaten zu bekommen).

Der gegenwärtige Sieger in der Disziplin „Transportabiltät“ hat alle Konkurrenten hinter sich gelassen. „Mit einer Unsicherheit von 7,4 · 10-17 ist unsere transportable optische Strontium-Gitteruhr so nah an die besten stationären optischen Uhren herangekommen, wie wir es für gute Uhrenvergleiche brauchen“, erklärt Arbeitsgruppenleiter Christian Lisdat. Und richtig gute Uhrenvergleiche, weiß der Physiker, sind heutzutage nur in den wenigen Fällen möglich, in denen Uhren in demselben Labor stehen oder über Glasfaserverbindungen gekoppelt sind – wie etwa bei der Glasfaserstrecke zwischen Braunschweig und Paris. „In allen anderen Fällen müssen Sie die klassischen Satellitenvergleiche wie zwischen Cäsium-Atomuhren nutzen – aber Sie verlieren den Genauigkeitsvorteil, den eine optische Uhr bietet“, erklärt Lisdat. Ab jetzt kann eine optische Uhr im Prinzip einfach zu ihrem Gegenstück gefahren und die beiden miteinander verglichen werden. So etwas ist kein Selbstzweck, sondern praktische Notwendigkeit: Nur innerhalb eines globalen Zusammenschlusses können Uhren den weltweiten Finanz-, Kommunikations-, Satellitennavigations- und Energieversorgungssystemen die benötigten genauen Zeitsignale liefern.

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