Entwicklung aus Braunschweig 08.08.2016, 10:23 Uhr

Diese Superuhr stellt die Atomuhr in den Schatten

In 14 Milliarden Jahren geht er nur 100 Sekunden nach: der optische Superzeitmesser aus Braunschweig. Er könnte in zehn Jahren die Atomuhr ablösen. 

Christian Lisdat beobachtet einen Teil einer optischen Uhr in einem Labor der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig (Niedersachsen). Er ist sich sicher: In zehn Jahren könnte sie die Cäsium-Atomuhr ablösen.  

Christian Lisdat beobachtet einen Teil einer optischen Uhr in einem Labor der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig (Niedersachsen). Er ist sich sicher: In zehn Jahren könnte sie die Cäsium-Atomuhr ablösen.  

Foto: Julian Stratenschulte/dpa

Tick, tack, tick, tack – das Geräusch einer Schwingung, das nur einmal pro Sekunde zu hören ist und Pendeluhren damit sehr ungenau macht. Wesentlich genauer ist die Atomuhr. In ihr schwingen Cäsium-Atome neun Milliarden Mal pro Sekunde. Das reicht den Wissenschaftlern der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) aber für eine zuverlässige Zeitmessung immer noch nicht aus. Die Forscher entwickeln deswegen eine optische Uhr mit einer Taktfrequenz, die bis zu 100.000 Mal schneller ist als die einer Cäsium-Atomuhr.

Für wen eine so genaue Zeitbestimmung eine Rolle spielt? Etwa für das Highspeed-Trading im Bankensektor oder die Satellitennavigation. 

Optisch hat die Uhr der Braunschweiger nichts mit einer klassischen Uhr gemein. Sie besteht aus zahlreichen winzigen Spiegeln, die auf einem großen Labortisch in der PTB montiert sind. Die Spiegel erzeugen ein Gitter aus Laserlicht, in dem sich mehrere Tausend Stromtium-Atome befinden. Ein zweiter Laser regt die Atome an, um Übergänge der Elektronen auszulösen. Die Schwingungen der Atome zählen die Forscher.

Schwingungen sind 0,000 000 000 000 002 Sekunden kurz 

Wie kurz eine Schwingung ist, ist kaum vorstellbar. Sie dauert lediglich 0,000 000 000 000 002 Sekunden. Die Uhr läuft damit so genau, dass die Ungenauigkeit seit Beginn des Universums vor rund 14 Milliarden Jahren nur 100 Sekunden betragen würde. „Auf der Welt gibt es vielleicht zwei oder drei Uhren, die genauer sind. Aber bei der Stabilität stehen wir dafür super da“, sagt PTB-Arbeitsgruppenleiter Christian Lisdat dem Spiegel. 

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebstechniker (m/w/d) Prozessleittechnik Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Solventum Germany GmbH-Firmenlogo
Prozessingenieur Automatisierungstechnik / Mechatronik / Maschinenbau (m/w/*) Solventum Germany GmbH
Seefeld Zum Job 
Josefs-Gesellschaft gAG-Firmenlogo
Leitung (m/w/d) Gebäudemanagement Josefs-Gesellschaft gAG
Hochheim am Main, Rüdesheim am Rhein, Oberursel Zum Job 
Desitin Arzneimittel GmbH-Firmenlogo
Projektmanager Gebäudeautomation (m/w/d) Desitin Arzneimittel GmbH
Hamburg Zum Job 
Desitin Arzneimittel GmbH-Firmenlogo
Projektmanager TGA (m/w/d) Desitin Arzneimittel GmbH
Hamburg Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Project Manager Product Lifecycle Management (m/w/d) Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
Industriepark Nienburg GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik als Leiter Elektrotechnik & Automation Industriepark Nienburg GmbH
Nienburg Zum Job 
Steinmeyer Mechatronik GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Steinmeyer Mechatronik GmbH
Dresden Zum Job 
AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Senior Project Engineer - Capital Investments (all genders) AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG
Ludwigshafen am Rhein Zum Job 
Stadtwerke Potsdam GmbH-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) Realisierung Stadtwerke Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
degewo AG-Firmenlogo
TGA-Ingenieur / Projektmanager Technische Gebäudeausrüstung Sanierung (w/m/d) degewo AG
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Vertriebsingenieur (m/w/d) für den Bereich Key Account Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
RIPPERT GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur für Maschinensicherheit (m/w/d) RIPPERT GmbH & Co. KG
Herzebrock-Clarholz Zum Job 
ONTRAS Gastransport GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Wasserstoff (m/w/d) ONTRAS Gastransport GmbH
Leipzig Zum Job 
Synthos Schkopau GmbH-Firmenlogo
Maintenance Engineer (m/w/d) Synthos Schkopau GmbH
Schkopau Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur/in (m/w/d) für Tunnelsicherheit Die Autobahn GmbH des Bundes
Stuttgart Zum Job 
SE Tylose GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur der Mess- und Regeltechnik (m/w/d) für Investitionsprojekte SE Tylose GmbH & Co. KG
Wiesbaden Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Hauptabteilungsleitungen für Bauaufgaben des Bundes (w/m/d) Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Berlin, Bonn Zum Job 
Nitto Advanced Film Gronau GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur im Engineering (w/m/d) Nitto Advanced Film Gronau GmbH
Evonik Operations GmbH-Firmenlogo
EMR-Anlageningenieur (m/w/d) mit Sonderqualifikation Evonik Operations GmbH
Rheinfelden (Baden) Zum Job 
Die optische Uhr der Braunschweiger Forscher. Spiegel erzeugen ein Gitter aus Laserlicht, in dem sich mehrere Tausend Stromtiumatome befinden. Ihre Schwingungsdauer: 0,000 000 000 000 002 Sekunden. 

Die optische Uhr der Braunschweiger Forscher. Spiegel erzeugen ein Gitter aus Laserlicht, in dem sich mehrere Tausend Stromtiumatome befinden. Ihre Schwingungsdauer: 0,000 000 000 000 002 Sekunden. 

Quelle: Julian Stratenschulte/dpa

Welche Uhr noch genauer ist? Die Strontium-Gitter-Uhr des National Institute of Standards and Technology aus Colorado. Ihre Atome schwingen 430 Billionen Mal pro Sekunde. In 15 Milliarden Jahren ginge die Uhr somit nur eine Sekunde nach. 

In zehn Jahren droht der Cäsium-Atomuhr das Aus

Ganz zuverlässig funktioniert die optische Uhr aus Braunschweig aber noch nicht. „Ein lautes Türenkallen reicht manchmal schon und der Laser kommt aus dem Lot“, sagt Lisdat. Die Lösung der Forscher: ein sogenannter Maser, ein Laser im Mikrowellenbereich, der bei Ausfällen einspringt. Mit ihm haben die Forscher die Messunsicherheiten in einem 25-Tage-Test reduzieren können. Lisdat ist überzeugt: „In zehn Jahren könnte die optische Uhr die Cäsium-Atomuhr ablösen.“ 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitete während seines Studiums der Kommunikationsforschung bei verschiedenen Tageszeitungen. 2012 machte er sich als Journalist selbstständig. Zu seinen Themen gehören Automatisierungstechnik, IT und Industrie 4.0.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.