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.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Instandhaltungsmanager*in (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Wissenschaftler (m/w/d) - angewandte NV-Magnetometrie und Laserschwellen-Magnetometer Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
Rittal GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Prüfingenieur (m/w/d) Dynamik / Schwingungstechnik Rittal GmbH & Co. KG
Herborn Zum Job 
Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Konstrukteurin / Konstrukteur Maschinen und Anlagen Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG
Bad Säckingen Zum Job 
Deutsche Rentenversicherung Bund-Firmenlogo
Teamleiter*in Bauprojekte Elektrotechnik (m/w/div) Deutsche Rentenversicherung Bund
Stadtwerke Frankenthal GmbH-Firmenlogo
Energieberater (m/w/d) Stadtwerke Frankenthal GmbH
Frankenthal Zum Job 
Griesemann Gruppe-Firmenlogo
Lead Ingenieur Elektrotechnik / MSR (m/w/d) Griesemann Gruppe
Köln, Wesseling Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Bauingenieur:in Maßnahmenentwicklung Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
PARI Pharma GmbH-Firmenlogo
Senior Projekt-/Entwicklungsingenieur (m/w/d) in der Konstruktion von Medizingeräten PARI Pharma GmbH
Gräfelfing Zum Job 
ABO Wind AG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Umspannwerke 110kV für erneuerbare Energien ABO Wind AG
verschiedene Standorte Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Verkehrsbeeinflussungsanlagen Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (m/w/d) Umweltmanagement und Landschaftspflege Die Autobahn GmbH des Bundes
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Angebotsmanagement VIVAVIS AG
Ettlingen, Berlin, Bochum, Koblenz Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur (w/m/d) Telematik-Infrastruktur Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
envia TEL GmbH-Firmenlogo
Serviceingenieur (Field Service Engineer) (m/w/d) envia TEL GmbH
Chemnitz, Halle, Kolkwitz, Markkleeberg, Taucha Zum Job 
Stadt Nordenham-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) der Richtung Bauingenieurwesen (Tiefbau, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserwirtschaft, Wasserbau) oder Umweltingenieurwesen oder staatlich geprüften Techniker (m/w/d) der Siedlungswasserwirtschaft Stadt Nordenham
Nordenham Zum Job 
envia TEL GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Datacenter Infrastruktur (m/w/d) envia TEL GmbH
ILF Beratende Ingenieure GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Konstruktiver Ingenieurbau / Objekt- und Tragwerksplanung ILF Beratende Ingenieure GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleiter/in - Planung auf BAB Betriebsstrecken (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Oldenburg Zum Job 
ILF Beratende Ingenieure GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Verkehrsanlagen Schwerpunkt Trassierung ILF Beratende Ingenieure GmbH
München, Essen Zum Job 

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. 

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.