Genauer als jedes Uhrwerk : Atomuhr stellt neuen Präzisionsrekord auf

Passt an kein Handgelenk, ist aber unglaublich präzise. Eine Strontium-Gitter-Uhr in Colorado geht binnen 15 Milliarden Jahren nicht mal um eine Sekunde falsch.

Atomuhr am NIST Foto: dpa/Marti/JILA
Da drin tickt es, 430 Billionen Mal pro Sekunde. Die Strontium-Gitter-Uhr in Colorado.Foto: dpa/Marti/JILA

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

Die Atome ticken 430 Billionen Mal pro Sekunde

In der Uhr befinden sich einige tausend Strontiumatome in einem 0,03 mal 0,03 Millimeter großen optischen Gitter aus Laserlicht. Sie werden mit einem weiteren Laser angeregt, die Physiker zählen die Schwingungen dieser Atome. Die Atome ticken rund 430 Billionen Mal pro Sekunde. „Die Uhr arbeitet bei normaler Raumtemperatur“, berichtet Gruppenleiter Jun Ye in einer NIST-Mitteilung. Für den neuen Rekord haben die Physiker die Genauigkeit ihres Zeitmessers um das Dreifache verbessert und seine Stabilität um rund 50 Prozent erhöht.

Die Uhr geht so genau, dass sie bereits kleine Zeitunterschiede im Schwerefeld der Erde nachweisen kann. Nach Albert Einsteins Relativitätstheorie geht die Zeit schneller, je weiter man sich vom Erdmittelpunkt beziehungsweise von der Erdoberfläche entfernt. Das ist unter anderem wichtig für die Satellitennavigation. Die Strontium-Gitter-Uhr kann bereits einen Unterschied messen, wenn sie um lediglich zwei Zentimeter angehoben wird, berichtet das Team.

Die Technik könnte zur Höhenmessung genutzt werden

Das ist so exakt, dass damit eine neue Form der Landvermessung möglich werden könnte. „Ich glaube, wir nähern uns der Nutzbarkeit für relativistische Geodäsie“, betont Ye. Das bedeutet, dass Höhenmessungen, die unerlässlich für 3-D-Karten sind, mithilfe von Atomuhren vorgenommen werden. Dazu muss ihre Präzision jedoch erneut etwa verdoppelt werden. (dpa)

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