Wissen News Ultra genaue Atomuhr aus Deutschland: Nur eine Sekunde Abweichung in 300 Milliarden Jahren
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04. Oktober 2023, 16:51 Uhr
Eine Genauigkeit von einer Sekunde in 300 Milliarden Jahren - das ermöglicht eine Entwicklung am Forschungszentrum DESY, die das Element Scandium nutzt. An der neuen Atomuhr waren Experten aus Jena und Dresden beteiligt.
Atomuhren sind derzeit die genauesten Zeitmesser, die es gibt. Doch sogar diese Uhren können weiter verbessert werden, wie deutsche Forschende jetzt zeigen.
Bisherige Atomuhren nutzen Elektronen in der Atomhülle radioaktiver Elemente wie Cäsium als Taktgeber. Am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY), einem Forschungszentrum in Hamburg, hat ein Team nun eine Atomuhr entwickelt, die stattdessen mit dem Element Scandium läuft. Damit ist eine Genauigkeit von 1:10.000.000.000.000.000.000 möglich. "Das entspricht einer Sekunde in 300 Milliarden Jahren", erläutert der DESY-Forscher Ralf Röhlsberger, der am Helmholtz-Institut Jena arbeitet.
Zum Vergleich: Das heutige Universum ist laut aktuellen Schätzungen erst 13,8 Milliarden Jahre alt. Eine am Urknall gestartete Scandium-Uhr wäre also immer noch auf die Sekunde genau.
Ausschlaggebend für die Genauigkeit einer Atomuhr ist die Breite der verwendeten Resonanz. Aktuelle Cäsium-Atomuhren verwenden bereits eine sehr schmale Resonanz, eine höhere Genauigkeit erreichen Strontium-Atomuhren mit nur einer Sekunde auf 15 Milliarden Jahren. Eine weitere Verbesserung war nur möglich durch die spezielle Scandium-Uhr, an deren Entwicklung auch das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) beteiligt war.
Atomuhren haben zahlreiche Anwendungen wie beispielsweise die exakte Ortung mit Hilfe der Satellitennavigation, die von einer Verbesserung der Genauigkeit profitieren. "Das wissenschaftliche Potenzial der Scandium-Resonanz wurde bereits vor mehr als 30 Jahren erkannt", berichtet der Projektleiter des Experiments, Yuri Shvyd'ko. Erst am DESY konnte dieses nun praktisch genutzt werden.
Links/Studien
Die Studie "Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc" ist im Fachjournal "Nature" erschienen.
cdi/pm
Denkschnecke vor 29 Wochen
Grundsätzlich ja. Allerdings hat eine Atomuhr mit Halbwertszeit so gar nichts zu tun, sondern mit Resonanz und der Frequenz von Zustandsübergängen.
PTB > 4.4 Zeit und Frequenz > Wie funktioniert eine Atomuhr?
Shantuma vor 29 Wochen
Halbwertszeit hat halt auch mal was Gutes.