Ein optisches Atom-Uhrwerk hat kürzlich einen neuen Rekord in der Präzision aufgestellt. Ein Team von Experten des finnischen Metrologiezentrums Vtt Mikes hat es durch den Einsatz einer Strontium-Einzelfoto-Uhr geschafft, die absolute Frequenz des optischen Atom-Uhrwerks mit einer außergewöhnlich geringen Unsicherheit und hohen Betriebszeiten zu messen. Dieses Ergebnis, das kürzlich in der Fachzeitschrift Physical Review Applied veröffentlicht wurde, bringt uns näher an eine neue Definition der Sekunde.
Die Definition der Sekunde
Wie bereits erwähnt, steht eine Änderung der Definition der Sekunde, der Einheit für Zeitmessung, bevor. Genauer gesagt, wird die Definition selbst modifiziert, nicht unbedingt ihre Dauer. Obwohl dies wie eine formale Angelegenheit erscheinen mag, hat es erhebliche theoretische und praktische Implications, da alle grundlegenden Maßeinheiten (mit Ausnahme der Mol-Einheit) von der Sekunde abhängen. Mit dem Fortschritt der Technologie ist es uns in den letzten Jahren gelungen, immer genauere Uhren zu entwickeln, insbesondere die optischen Atomuhren, die Atome messen, die viel schneller oszillieren als Cäsium und somit eine präzisere und konsistentere Definition der Sekunde ermöglichen.
Das optische Atom-Uhrwerk
Ein bedeutender Schritt in diese Richtung wurde von den Metrologen des Vtt Mikes gemacht. In der neuen Studie wurde eine optische Atom-Uhr auf Basis eines Einzelstrontium-Ions mit einer systematischen Unsicherheit (oder systematischen Fehler) von lediglich 7,9×10⁻¹⁹ vorgestellt, was zu den niedrigsten Werten gehört, die je registriert wurden. Über einen Zeitraum von 10 Monaten, wie die Forscher berichten, wurde die Frequenz der Uhr im Vergleich zur Internationalen Atomzeit (TAI), einer Zeitskala, die von einem Netzwerk von Atomuhren weltweit aufrechterhalten wird, mit einer beeindruckenden Betriebszeit von 84 % gemessen. Die gesamte Unsicherheit dieser neuesten Messung war rekordverdächtig, mit nur 9,8×10⁻¹⁷. „Nach unserem Wissen handelt es sich hierbei um die genaueste Messung der optischen Frequenz, die bisher berichtet wurde“, so das Studium.
Mit dem technologischen Fortschritt Schritt halten
Während die Gesellschaft zunehmend digital wird, wächst auch die Notwendigkeit für präzisere Uhren, um sicherzustellen, dass unsere Zeitmessung mit dem technologischen Fortschritt Schritt hält. „Optische Uhren mit niedriger systematischer Unsicherheit und hoher Zuverlässigkeit sowie Kontinuität mit der aktuellen Definition, die auf Cäsium basiert, sind Kriterien, die erfüllt sein müssen, bevor eine Neudefinition stattfinden kann“, erklärte der Autor Thomas Lindvall. „Unsere Studie hat dazu einen bedeutenden Beitrag geleistet.“ Die endgültige Genehmigung für die neue Definition der Sekunde wird voraussichtlich im kommenden Jahrzehnt international angenommen.
