Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zuverlässigste Uhr der PTB tickt wieder

24.01.2011
10 Gramm Caesium ermöglichen den Betrieb der PTB-Atomuhr CS2 für weitere 20 Jahre.

Vor 25 Jahren wurde sie entwickelt und zählt immer noch zu den wichtigsten Uhren der Welt: die primäre Atomuhr CS2 der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Die mit ihr erzeugten Sekundenmarken waren zwischen 1992 und 2010 die Grundlage der gesetzlichen Zeit in Deutschland.

Nach 236 Monaten ununterbrochenen Betriebs – unerreicht von irgendeiner anderen Atomuhr weltweit – war nun ihr Vorrat an metallischem Caesium erschöpft, und Anfang September 2010 „blieb sie stehen“. Obwohl CS2 schon viele Jahre auf dem Buckel hat, füllten PTB-Mitarbeiter die beiden Atomstrahlöfen der Uhr wieder mit je fünf Gramm Caesium und führten eine Reihe kleiner Modernisierungen aus, um den Betrieb für weitere 20 Jahre zu sichern. Zwar sind die neueren Caesium-Fontänenuhren der PTB mittlerweile deutlich genauer, doch CS2 überzeugt durch ihre Verlässlichkeit und gehört immer noch zu den besten Atomuhren der Welt. Seit Anfang Dezember 2010 tickt CS2 wieder.

Die Dauer der Zeiteinheit Sekunde – und damit auch alle präzisen Zeitskalen –basieren auf einer Resonanzfrequenz der Caesiumatome, die als Taktgeber in Atomuhren verwendet werden. Der Bestimmung der Koordinierten Weltzeit UTC widmet sich die Abteilung "Zeit" des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM, Bureau International des Poids et Mesures). Bei der Berechnung von UTC stützt sich das BIPM auf die Mittelung von weltweit rund 300 Atomuhren in mehr als 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. Im Jahr 2010 waren dies insgesamt 13 Uhren aus sieben Zeitinstituten. Dazu gehörten vier primäre Uhren der PTB: die beiden Caesium-Strahluhren CS1 und CS2 sowie die Caesium-Fontänenuhren CSF1 und CSF2, die modernere und genauere Uhren-Generation in der PTB. Die Strahluhr CS1 ist mit einigen Unterbrechungen jetzt seit 40 Jahren in Betrieb. Etliche Jahre waren CS1 und CS2 die einzig verfügbaren primären Uhren weltweit.

Das in den Uhren eingesetzte Caesium ist ein Verbrauchsmaterial, denn ein Atom, das einmal zur Bestimmung seiner Resonanzfrequenz eingesetzt wurde, lagert sich an den Wänden oder in den Pumpen des Vakuumsystems ab und ist damit verloren. Nach 236 Monaten ununterbrochenen Betriebs war in CS2 der Vorrat an metallischem Caesium in den beiden Öfen erschöpft. Sollte man CS2 erhalten? Zwar sind die neueren Uhren um mehr als einen Faktor 10 genauer, aber ein viel höherer Aufwand ist nötig, um sie zu betreiben. CS2 dagegen hatte sich als zuverlässig, einfach zu bedienen und langzeitig hinreichend stabil gezeigt. Zumindest als langzeit-stabile Referenzuhr lohnt daher die Fortsetzung ihres Betriebs. Die beiden Caesiumöfen wurden mit je 5 Gramm des nicht-radioaktiven Isotops Caesium133 befüllt. Das entspricht insgesamt etwa 4,5•1022 Atomen und reicht für weitere 20 Jahre. Nach einigen Modernisierungsarbeiten an Elektronik und Signalverteilung tickt CS2 wieder und konnte schon im Dezember 2010 wieder vom BIPM zur Realisierung von UTC verwendet werden. if/ptb

Absprechpartner:
Dr. Andreas Bauch, Arbeitsgruppe 4.42 Zeitübertragung, Tel.: (0531) 592-4420
E-Mail: andreas.bauch@ptb.de
Weitere aktuelle PTB-Nachrichten:
• Präsident der PTB erhält das Bundesverdienstkreuz (14. Dez 2010)

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

Weitere Berichte zu: Atom Atomuhr BIPM CS1 CS2 Caesium Caesium-Fontänenuhren PTB Resonanzfrequenz UTC spezifische Bestimmung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt
22.05.2017 | Universität Basel

nachricht Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert
22.05.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie