Physiker entwickeln präziseste Uhr der Welt

Wie die Forscher in ihrer Studie darlegen, würde die Uhr derart genau sein, dass sie in einem Zeitraum von 14 Milliarden Jahren lediglich um eine Sekunde falsch läuft, berichtete Discovery News. Die Zeitspanne entspricht dem bisherigen Alter des Universums. Allerdings wurde die Quecksilber-Uhr in der Praxis noch nicht getestet. “Wir hoffen dennoch, dass sich unsere Entwicklung als die genaueste Uhr erweist, die bislang konstruiert wurde”, sagt Hidetoshi Katori, Leiter des Forschungsteams. Die Forschungen wurden in der Fachzeitschrift ‘Physical Review Letters‘ publiziert.

Die bislang genauesten Atomuhren basieren auf Cäsium. Die bereits 50 Jahre alte Technologie nutzt die Strahlungsfrequenz des Elements für die Zeitbestimmung. Im Gegensatz zum Zeitgeber auf Quecksilber-Basis erweist sich diese Uhrentechnik jedoch als äußerst ungenau, denn sie weist eine Abweichung von einer Sekunde bereits nach 30 Millionen Jahren auf. Bei der Entwicklung aus Tokio werden die Quecksilber-Atome mithilfe von Laserstrahlen in Bewegung gehalten. Die Zeitbestimmung erfolgt schließlich durch die Messung des Energielevels der Atome.

Im alltäglichen Leben der Menschen wird das Niveau der Genauigkeit zu vernachlässigen sein, Wissenschaftler sind jedoch sehr daran interessiert, Möglichkeiten für eine genauere Zeitmessung zu finden. Mithilfe von exakteren Methoden der Zeitmessung könne beispielweise die Lichtgeschwindigkeit akkurater berechnet werden, nennt Uwe Stehr, Experte für optische Atomuhren von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig, ein Beispiel. Zudem sei unter Verwendung verschiedener Uhren die Überprüfung der Naturkonstanten wie die Gravitation möglich.

Jedoch gibt es abseits der rein wissenschaftlichen Berechnungen auch praktische Einsatzmöglichkeiten. “Weltraumanwendungen benötigen eine exakte Zeitberechnung, um die Flugbahn einer Raumsonde zu ermitteln, die bei einem Planeten für die Weiterreise Schwung holen muss”, erläutert Stehr. Zudem kann die Genauigkeit des Satellitennavigationssystems GPS deutlich gesteigert werden. Denn die Ortsbestimmung beruht auf den Zeitunterschieden der Satellitensignale, die sich im Bereich winziger Sekundenbruchteile befinden.