Gesundheit: Die genauste Uhr der Welt tickt in Garching

Die feinsten Kämme der Welt können Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) in Garching herstellen. Die Zinken sind allerdings nicht aus Horn, Kunststoff oder Blech, es sind vielmehr Linien im Frequenzspektrum eines speziellen Lasers. Physiker Christoph Gohle und seine Kollegen in der Gruppe um Theodor W. Hänsch, Direktor am MPQ, haben jetzt eine Lichtquelle vorgestellt, mit der sich ein „Frequenzkamm“ im extrem ultravioletten Spektralbereich (XUV) erzeugen lässt.

Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature“ (Bd 436, S. 234-237) berichten, macht die nahezu punktförmige Lichtquelle neue Anwendungen mit ultraviolettem Licht möglich, von Holographie und Mikroskopie bis hin zu Röntgen-Atomuhren. Sie bietet sich auch für Materialbearbeitung im Maßstab von Milliardstel Metern (Nanometer) an. Zudem könnten damit auch zuverlässig arbeitende Uhren konstruiert werden, die die Zeit noch tausend Mal genauer angeben könnte als Cäsium-Atomuhren.

Bei letzteren wird der Takt von Atomen angegeben, von den Energieänderungen in der Elektronenhülle. Eine Uhr arbeitet nun umso genauer, je schneller der Taktgeber schwingt. In Pendeluhren ist dies etwa ein Mal pro Sekunde der Fall, in Quarz-Armbanduhren etwa eine Million Mal, in Cäsium-Atomuhren zehn Milliarden Mal und in optischen Atomuhren noch bis zu hunderttausend Mal mehr. Letztere basieren auf Schwingungen eines Quecksilber-Moleküls, das sichtbare Lichtstrahlen aussendet.

Eine weitere Steigerung der Taktgeberfrequenz wäre möglich, wenn man statt der Schwingung der Elektronenhülle die Schwingung eines Atomkerns nutzen könnte. Das scheiterte jedoch bisher, weil es nicht gelang, solche Schwingungen ausreichend präzise hervorzurufen und zu zählen. Mit der neu entwickelten Laserquelle ist man in Garching diesem Ziel ein gutes Stück näher gekommen. Wegen der Einfachheit und Kompaktheit ihrer Quelle sehen die Forscher auch Anwendungen bei der Halbleiterherstellung oder der hochdichten Datenspeicherung per Holografie.

Paul Janositz