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. 

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
Tagueri AG-Firmenlogo
(Junior) Consultant Funktionale Sicherheit (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Funkwerk AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur im Engineering Vertrieb (m/w/d) Funkwerk AG
deutschlandweit Zum Job 
Framatome GmbH-Firmenlogo
Senior Project Quality & OPEX Manager (m/w/d) Framatome GmbH
Erlangen Zum Job 
Tagueri AG-Firmenlogo
Teamleitung im Bereich Diagnose (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Elektronikentwickler (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Kältemittelverdichter (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Projektmanager technische Entwicklungsaktivitäten (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Neckarsulm Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Elektro- / Kommunikationstechnik Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
RENOLIT SE-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) für Automatisierungstechnik RENOLIT SE
Frankenthal Zum Job 
Energieversorgung Halle Netz GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur - Fernsteuerung Energienetze (m/w/d) Energieversorgung Halle Netz GmbH
Halle (Saale) Zum Job 
IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Instandhaltung (m/w/d) IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in im digitalen Messwesen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Stadtwerke Tübingen-Firmenlogo
Fachexperte strategische Netzplanung (m/w/d) Strom oder Gas/Wasser Stadtwerke Tübingen
Tübingen Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
(Junior) Ingenieur Betriebsmitteltechnik (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Projektleiterin / Projektleiter (w/m/d) Müllheizkraftwerk Berliner Stadtreinigung (BSR)
POLYVANTIS-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) OT, Messsysteme POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
Kunsthochschule für Medien Köln-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur*in (m/w/d) Kunsthochschule für Medien Köln
Hochschule Esslingen-Firmenlogo
Professor:in für das Lehrgebiet "Elektrotechnik und Elektrische Energieversorgung" Hochschule Esslingen
Göppingen, Esslingen Zum Job 
Safran Data Systems GmbH-Firmenlogo
Testingenieur / Certified Tester (m/w/d) Safran Data Systems GmbH
Bergisch Gladbach Zum Job 
Röhm GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik / Automatisierungstechnik / EMSR Röhm GmbH
Wesseling Zum Job 

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.