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Atomuhren sind die Referenzuhren der Welt
und dienen der genauen Zeitvorgabe für alle anderen Uhren.
Zur Funktionalität dieser Uhren hier eine kurze aber sehr physikalische Erklärung:
Um eine Atomuhr zu betreiben, wird die Eigenschaft und Energie von Atomen ausgenutzt.
Beim Übergang zwischen zwei Energiezuständen werden elektromagnetische Wellen mit einer
charakteristischen Schwingungsfrequenz fo abgestrahlt. Der Wert von fo ergibt sich aus der
Energiedifferenz beider Zustände, geteilt durch die Planck-Konstante.
Diese Zeitanzeige einer klassischen Referenzuhr wird dauerhaft und ständig mit dem Taktgeber
verglichen, der wiederum die exakte Zeit anpasst. Atomuhren sind die Primäruhren unserer
Gesellschaft und die genauesten Uhren die es gibt.
Mehr als 260 Atomuhren an über 60 weltweiten Instituten dienen als Messstationen für das
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) in Paris um die Internationale Atomzeit
(TAI) als Referenzzeit festzulegen.
Der US-amerikanischen Physiker Isidor Isaac Rabi von der Columbia University hat als
Entwickler der Atomuhr 1944 den Nobelpreis für Physik erhalten. Ein weiterer Atomuhren -
Nobelpreis wurde 1989 an den amerikanischen Physiker Norman Ramsey für die Optimierung
der Messtechnik bei atomaren Energieübergängen verliehen.
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Heute findet man eine Atomuhr z.B. in der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt
in Braunschweig (PTB). Diese kontrolliert auch den deutschen Zeitzeichensender
in Mainflingen bei Frankfurt, welcher neben anderen Aufgaben alle handelsüblichen
Funkuhren steuert.
Oft wird die Frage gestellt, was sind Sekunden und wie werden sie gemessen?
In einer Atomuhr werden Caesium-Atome unter Zuhilfenahme elektromagnetischer
Strahlung dazu gebracht, von einem Energiezustand in ein anderen zu wechseln.
Dieser Übergang funktioniert nur bei einer ganz bestimmten Periodendauer dieser
Strahlung besonders gut. Durch das Zählen der richtigen Anzahl von Perioden
erhält man die exakte Sekunde.
Die primäre Atomuhr CS2 der PTB weicht in einem Jahr nur um eine millionstel
Sekunde von der "idealen" Sekunde ab. Aus den einzelnen Sekunden fügt sich die
Zeitskala zusammen. Die Zeit, die in der PTB realisiert wird, heißt Koordinierte
Weltzeit (Coordinated Universal Time) mit dem Zusatz PTB: UTC(PTB). UTC(PTB) plus
eine Stunde ist die Mitteleuropäische Zeit (MEZ), UTC(PTB) plus zwei Stunden die
Mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ).
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