Neue Generation von Atomuhren

Die Zeit läuft: Wissenschaftler arbeiten mit Hochdruck an Atomuhren der nächsten Generation. Diese Uhren basieren nicht mehr auf einem Mikrowellenübergang in dem Element Cäsium, sondern auf anderen Atomen, die mit optischen Frequenzen angeregt werden, erläutern Experten. Einige dieser neuen Uhren sind sogar transportabel.

Auch die optische Aluminium-Uhr, die am Quest-Institut der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) entsteht, soll unter anderem dazu genutzt werden, außerhalb des Labors physikalische Phänomene wie die von Albert Einstein vorhergesagte Rotverschiebung zu messen. Eine wesentliche Voraussetzung dafür ist, dass die notwendigen Laser dem Transport standhalten. Aus diesem Grund haben PTB-Physiker eine Frequenz-Verdopplungseinheit entwickelt, die auch dann noch funktionieren soll, wenn sie mit dem Dreifachen der Erdbeschleunigung durchgeschüttelt wurde. Diese Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe von "Review of Scientific Instruments" veröffentlicht.

In der PTB werden mehrere Atomuhren unterschiedlichen Typs entwickelt, die sich jeweils in einem Anhänger oder Container transportieren lassen. Der Betrieb außerhalb eines geschützten Labors bringt viele Herausforderungen mit sich: So ist die Umgebungstemperatur natürlich viel weniger stabil. Und beim Transport auf der Straße kann es zu erheblichen Erschütterungen kommen. Deshalb können optische Aufbauten, die im Labor tadellos funktioniert haben, am Zielort zunächst unbrauchbar sein. Sie müssen in mühevoller Kleinarbeit wieder einjustiert werden, wodurch wertvolle Forschungszeit verlorengeht.