Ytterbium-Uhr: Forscher bauen den genausten Zeitmesser der Welt

US-Forscher haben eine hoch-präzise Atomuhr gebaut, die auch in 13,8 Milliarden Jahren noch im Gleichschritt ticken soll. Die Ytterbium-Uhr soll neue Möglichkeiten unter anderem in der Satelliten- und erdgestützten Navigation eröffnen …
Quelle: Burrus/NIST
Quelle: Burrus/NIST

Forscher am National Institute of Standards and Technology haben eine Atomuhr mit bislang unerreichter Genauigkeit gebaut. Die einzelnen Pendelschläge der Uhr weichen im Schnitt nur ein billiardstel voneinander ab, womit zwei solcher Uhren über das gesamte Alter des Universums mit perfekter Präzision ticken würden.

Die Ytterbium-Uhr ist damit mindestens zehnmal stabiler als alle anderen aktuellen Atomuhren, wie sie in Telekommunikations- und Navigations-Satelliten zum Einsatz kommen. In Boulder im US-Staat Colorado forschen Andrew Ludlow und sein Team seit über zehn Jahren an der Uhr.

Ytterbium nutzt ultrakalte Atome der gleichnamigen, seltenen Erde als Taktgeber. Etwa 10.000 dieser Atome werden auf zehn millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt der Temperatur (minus 273,15 Grad Celsius) gekühlt und von einem optischen Gitter aus Laserlicht eingefangen. Ein weiterer Laser regt die Atome an, charakteristische Strahlung auszusenden, die dann gemessen wird. Zur Messung der Stabilität der Uhr, wurde kürzlich eine Zweite gebaut und beide miteinander verglichen. Die Genauigkeit der Uhr konnten die Forscher noch nicht bestimmen, eine Messung soll aber in naher Zukunft erfolgen.

Laut Ludlow eröffnet die Stabilität der Ytterbium-Gitter-Uhr eine Reihe spannender und praktischer Anwendungen der Präzessionsmessung. Zum Beispiel könnten die Satelliten- und erdgestützte Navigation oder astronomische Teleskope für die Erdvermessung davon profitieren.

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