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Atomuhren machen einen Schritt zur Neudefinition der Sekunde


Eine neue Messung bringt Wissenschaftler näher daran, die Art und Weise, wie wir die Zeit halten, zu überarbeiten.

Nachdem Wissenschaftler 2019 die Masseneinheit Kilogramm neu definiert hatten, wollten sie die fundamentale Zeiteinheit, die zweite (SN: 20.05.19). Vergleiche zwischen drei Atomuhren markieren nun einen wichtigen Schritt in Richtung dieses Ziels.

Seit den 1960er Jahren wird die Sekunde durch Atomuhren aus Cäsiumatomen definiert, die Licht mit einer bestimmten Frequenz absorbieren und emittieren, die die Länge einer Sekunde bestimmt. Aber „seitdem gab es viele Verbesserungen bei Atomuhren“, sagt der Physiker David Hume vom National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado.SN: 21.02.14) könnte verwendet werden, um die zweite genauer zu definieren.

Aber zuerst müssen die Wissenschaftler sicherstellen, dass sie die neuen Uhren vollständig verstehen, indem sie beispielsweise die Lichtfrequenzen verschiedener Zeitmesser vergleichen. Nun haben Wissenschaftler des Boulder Atomic Clock Optical Network (BACON) solche Vergleiche angestellt und die Frequenzverhältnisse von drei Atomuhren gemessen, eine aus Ytterbium-Atomen, eine aus Strontium-Atomen und eine aus einem einzelnen elektrisch geladenen Aluminium-Atom (SN: 10/5/17). Die Ergebnisse sind die bisher genauesten Uhrenvergleiche mit Unsicherheiten von weniger als einem Billiardstel Prozent, berichten die Forscher am 25 Natur.

Da sich die drei Uhren an unterschiedlichen Standorten befanden – zwei am NIST und die andere 1,5 Kilometer entfernt am Forschungsinstitut JILA – verglich das Team die Uhren, indem es Informationen über eine Glasfaser und über eine Open-Air-Verbindung sendete. Diese Fähigkeit, weit entfernte optische Atomuhren zu vergleichen, ist ein Schritt in Richtung Uhrennetzwerke, die für präzise Messungen wie die Charakterisierung der Erdanziehungskraft und die Erprobung grundlegender Physik verwendet werden könnten.

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