Neue Nuklear-Uhren werden Atom-Uhren um ein Vielfaches übertreffen

Atomuhren gelten derzeit als die genauesten Zeitmesser und auch die Definition der Sekunde beruht auf atomaren Schwingungen. Forscher sind aber auf dem Weg, noch weitaus größere Genauigkeiten zu erreichen und bauen dafür Nuklear-Uhren.

Schwingungen im Atomkern

Bis 1967 galt eine Sekunde als der 86.400ste Teil eines Tages. Mit der Einführung von Atomuhren wurde diese Definition ersetzt: Eine Sekunde entspricht seitdem der Dauer von 9.192.631.770 Schwingungen eines Cäsium-133-Atoms. Es geht aber noch genauer: Forscher haben jetzt große Schritte hin zur Entwicklung von Zeitmessern gemacht, die auf die Schwingungen von Atomkernen zurückgreifen.

Dies ermöglicht Messungen mit noch höheren Frequenzen, die etwa eine Million Mal größer sind als die von Cäsium. Ein zentrales Problem bei der Entwicklung der Kernuhr war die Notwendigkeit, Übergänge im Ultraviolett-Bereich zu messen. Die Forscher nutzten das Isotop Thorium-229, das eine passende Frequenz aufweist.


Mit einem speziell entwickelten Frequenzkamm gelang es, die Energie für diese Übergänge präzise zu messen - ein Durchbruch, der neue Generationen von Zeitmessgeräten verspricht. Das geht aus einem aktuellen Paper hervor, das im renommierten Journal Nature veröffentlicht wurde.

Vielfältige Anwendungen

Die mögliche Präzision solcher Uhren - bis auf die 19. Dezimalstelle - eröffnet weitreichende Anwendungen. Hochgenaue Zeitmessungen könnten etwa GPS-Systeme revolutionieren, die auf Zeitdifferenzen zwischen Satelliten und Empfängern basieren. Auch wissenschaftliche Theorien wie die Allgemeine Relativitätstheorie oder Quantenmechanik könnten durch verbesserte Messmethoden genauer überprüft werden, was wieder Rückschlüsse für weitere Anwendungen ließe.

Die Ära der Cäsium-basierten Sekunde könnte so bald enden. Mit neuen Technologien wie Kernuhren steht eine präzisere Zeitmessung im Raum, die nicht nur wissenschaftliche Erkenntnisse vorantreibt, sondern auch praktische Anwendungen, von Navigationssystemen bis zu Finanztransaktionen, verbessern wird. Die Zeit steht nicht still - sie wird genauer.


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