Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ab sofort tragen vier primäre Atomuhren aus der PTB zur Weltzeit bei

16.12.2009
Neue Caesium-Fontänenuhr CSF2 wird in den kleinen internationalen Club der primären Uhren aufgenommen

Die besten Caesium-Atomuhren der Welt steuern die Koordinierte Weltzeit UTC (Universal Time Coordinated), eine Atomzeitskala, die die Grundlage für die im täglichen Leben verwendeten Zonenzeiten bildet. Aber auch bei der Navigation (GPS), der Astronomie, der Telekommunikation, der Erdvermessung und in der physikalischen Grundlagenforschung sind exakte Zeittakte von großer Wichtigkeit.

Bisher waren drei Uhren der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) Mitglied dieses exklusiven Clubs der primären Caesium-Atomuhren, nun ist eine vierte hinzugekommen: die Caesium-Fontänenuhr CSF2. Ihre Daten werden in diesem Monat erstmals zur Bestimmung von UTC mit berücksichtigt. Damit sind die PTB und das französische Zeitinstitut weltweit die einzigen Institute mit vier primären Atomuhren. Der traditionell große Beitrag von PTB-Uhren zur Koordinierten Weltzeit wird damit deutlich erweitert.

Die Bestimmung der Koordinierten Weltzeit UTC ist eine komplizierte Angelegenheit, der sich die Abteilung "Zeit, Frequenz und Gravimetrie" des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM, Bureau International des Poids et Mesures) widmet. Das BIPM übernimmt die Aufgabe, ein weltweit einheitliches und eindeutiges System von Maßen auf Basis des Internationalen Einheitensystems zur Verfügung zu stellen. Bei der Berechnung von UTC stützt sich das BIPM auf die Mittelung von weltweit rund 300 Atomuhren in über 60 Zeitinstituten. Um zu garantieren, dass die Sekunden von UTC so genau wie möglich der Sekundendefinition des Internationalen Einheitensystems entsprechen, erfolgt eine Steuerung von UTC durch wenige, besonders genaue so genannte "primäre" Caesium-Atomuhren. In den Jahren 2008 bis 2009 bestand dieser vergleichsweise kleine Kreis primärer Uhren aus insgesamt 12 Caesium-Atomuhren aus sieben Zeitinstituten. Dazu gehörten drei primäre Uhren der PTB. In diesem Monat sind jetzt erstmals die Daten einer neu entwickelten vierten primären PTB-Atomuhr mit dem Namen CSF2 für die UTC-Steuerung verwendet worden.

Die vier primären Uhren in der PTB sind die beiden Caesium-Strahluhren CS1 und CS2 sowie die Caesium-Fontänenuhren CSF1 und CSF2. Die Strahluhr CS1 ist jetzt seit 40 Jahren in Betrieb, während CS2 seit rund 25 Jahren als primäre Uhr arbeitet. Die modernere und genauere Uhren-Generation bildet seit einigen Jahren die Fontänenuhr CSF1, die neuerdings ergänzt wird durch CSF2. Beide Fontänenuhren gehören bereits jetzt weltweit zu den zuverlässigsten und genauesten primären Caesium-Fontänenuhren. Ebenso wie ihre etwas ältere Schwester CSF1 geht CSF2 in 40 Millionen Jahren höchstens um eine Sekunde falsch.

In Fontänenuhren werden Caesium-Atome zunächst mit Hilfe von Laserlicht stark abgekühlt und auf diese Weise auf Geschwindigkeiten von Zentimetern pro Sekunde verlangsamt. Die sich dann bildende Wolke aus langsamen Caesium-Atomen wird nach oben beschleunigt, so dass die Atome wie Wassertropfen in einer Fontäne hochfliegen und schließlich nach einer Steighöhe von einem knappen Meter wieder herunterfallen. Während dieses Fluges werden die Atome mit Mikrowellen bestrahlt, um sie in einen anderen energetischen Zustand zu bringen.

Caesium-Fontänen sind vor allem deshalb genauer als "normale" Caesium-Strahluhren, weil in ihnen die Atome langsamer sind und so wesentlich mehr Zeit zur Verfügung steht, die entscheidende Eigenschaft der Caesiumatome zu messen, die für die "Zeiterzeugung" nötig ist: ihre Resonanzfrequenz. Nur wenn die Frequenz der Mikrowellen mit dieser übereinstimmt, wechseln die Atomen ihren Zustand. Es sind dann rund neun Milliarden Mikrowellenschwingungen, die ablaufen müssen, bis genau eine Sekunde vergangen ist. So ist es durch das Internationale Einheitensystem definiert. Erst durch die Verfügbarkeit zweier, ähnlich genauer Fontänenuhren ist es den Forschern nun möglich, eine weitere Verringerung der Unsicherheiten durch Vergleiche beider Uhren zu erreichen.

Ansprechpartner
Stefan Weyers, PTB-Arbeitsgruppe 4.41 Zeitnormale, Tel.: (0531) 592-4416,
E-Mail: stefan.weyers@ptb.de
Originalveröffentlichung
[1] V. Gerginov, N. Nemitz, S. Weyers, R. Schröder, D. Griebsch, R. Wynands, Uncertainty evaluation of the caesium fountain clock PTB-CSF2, zur Veröffentlichung akzeptiert bei metrologia (2010)

Imke Frischmuth | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern
21.11.2017 | Universität Wien

nachricht ESO-Beobachtungen zeigen, dass der erste interstellare Asteroid mit nichts vergleichbar ist, was wir bisher kennen
21.11.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie