Wissenschaftler entwickeln weltweit erste Atomkernuhren zur Neudefinition der Zeitmessung

Wissenschaftler haben die weltweit ersten Atomkernuhren entwickelt, ein Meilenstein für die Präzisionszeitmessung, der neue Einblicke in die fundamentale Physik ermöglichen könnte. Die Ergebnisse der Teams der Tsinghua-Universität und der TU Wien wurden in Nature veröffentlicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Atomuhren, die Elektronenbewegungen verfolgen, nutzen diese Geräte Übergänge direkt im Atomkern.

Die Uhren basieren auf Thorium-229, einem seltenen Isotop, dessen Kern durch ultraviolettes Laserlicht angeregt werden kann. Mit einem 148,4 Nanometer Laser auf Calciumfluorid-Kristallen erreichten die Forscher eine Präzision von etwa einem Teil in einer Billiarde (10⁻¹⁵).

Seit 1949 sind Atomuhren der Standard, wobei sie Elektronenschwingungen messen. Thorium-229 ist der einzige bekannte Kern, der per Laser manipuliert werden kann, wodurch Umwelteinflüsse und elektromagnetische Störungen, die Elektronen beeinflussen, umgangen werden.

Diese Technologie verspricht eine deutlich höhere Stabilität für Satellitennavigation und Telekommunikation. Zudem bieten diese Geräte neue Möglichkeiten, fundamentale physikalische Konstanten auf zeitliche Variationen zu prüfen.