Mobile optische Strontium-Uhr

8. März 2017, 11:22 Uhr
Ein Anhänger, gespickt mit Hightech-Physik: die transportable optische Uhr der PTB. (Abb. PTB)
Ein Anhänger, gespickt mit Hightech-Physik: die transportable optische Uhr der PTB. (Abb. PTB)
Optische Uhren sind die designierten Messeinrichtungen, wenn es darum geht, die SI-Basiseinheit der Zeit, die Sekunde neu zu definieren. Die Tatsache, dass bei der nächsten Neudefinition der Sekunde im Herbst 2018 noch eine altertümliche Cäsium-Atomuhr zum Einsatz kommen soll, beruht lediglich darauf, dass man sich bis heute nicht einig wurde, welche der vielen konkurrierenden optischen Uhrensysteme man verwenden sollte. Soll die Definition auf den Eigenschaften von Strontium-, Ytterbium-, Aluminium- oder anderen Atomen beruhen? Die infrage kommenden Uhren liefern sich seit Jahren ein erbittertes Kopf-an-Kopf-Rennen, was die Genauigkeit und die Stabilität (wie lang muss gemessen werden, um vertrauenswürdige Daten zu erhalten?) angeht.

Der aktuelle Sieger in der Kategorie „Mobilität“ hat mit einer Unsicherheit von 7,4·10-17 die Konkurrenz weit hinter sich gelassen. Die mobile optische Strontiumuhr der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) erreicht das Leistungsniveau der besten stationären optischen Uhren, so dass hervorragend genaue Uhrenvergleiche vorgenommen werden können – bisher nur möglich, wenn die beteiligten Uhren im gleichen Labor standen. Nun kann man die mobile optische Strontiumuhr einfach an die Anhängerkupplung nehmen und damit zu ihrem Gegenspieler reisen, damit ein Vergleich ausgeführt werden kann.

Auch in Bezug auf ihre Stabilität gibt die neue transportable Variante der Konkurrenz das Nachsehen. Nach weniger als einer Stunde wird der Bereich von wenigen 10-17 erreicht, was zum Beispiel Geodäten erlaubt, Höhenunterschiede von ungefähr 10 cm zu messen. Mit zwei gekoppelten Uhren ist das auch über große Entfernungen im kontinentalen Maßstab möglich.
 
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