Wie regelmässig tickt die präziseste Uhr der Welt?

Amerikanische Forscher haben in zehn Jahren Arbeit eine Uhr gebaut, die ihresgleichen sucht. Ihre Schwindel erregende Genauigkeit soll dereinst auch praktischen Zwecken dienen.

Die komplizierte Anlage der Ytterbium-Uhr, in der Atome des Metalls mit Laserlicht bestrahlt werden.

Bildlegende: Hightech-Anlage für Rekordzeitmessung: In einer Vakuumkammer in der Mitte der Anlage werden Ytterbium-Atome mit Laserlicht bestrahlt. Burrus/NIST

Von Ticken kann hier freilich keine Rede sein. Der präziseste Zeitmesser auf unserem Planeten ist eine Ytterbium-Uhr am National Institute of Standards and Technology in Washington. Sie «geht» so gleichmässig, dass ihre einzelnen Schläge im Schnitt nur ein billiardstel Promille voneinander abweichen, wie das Fachjournal «Science» berichtet – stabil genug, um über das gesamte Alter des Universums perfekt zu laufen. Das ist mindestens zehn Mal genauer als andere Atomuhren.

Nur: Wie überprüft man einen derart präzisen Gang überhaupt? Ganz einfach: Mit einer zweiten, baugleichen Version, die erst kürzlich entstand, um den Takt vergleichen zu können. Die absolute Genauigkeit der Uhr jedoch, also wie haargenau die Uhr die Zeit tatsächlich misst, konnten die Konstrukteure noch gar nicht ermitteln. Diese Messung soll in naher Zukunft folgen.

Ytterbium ist ein Metall aus der Gruppe der seltenen Erden und wurde 1878 vom Schweizer Chemiker Jean Charles Galissard de Marignac entdeckt. Atome dieses Elements fingen die Forscher bei tiefen Temperaturen von weniger als minus 273 Grad in einem optischen Gitter aus Laserlicht ein. Mit einem zweiten Laser regten sie die Atome an, eine Strahlung auszusenden – mit einer charakteristischen Frequenz, aus der sich der Zeittakt ableiten lässt. Für alltägliche Zwecke eignet sich diese Techologie also nicht, doch die Forscher hoffen, dass sie etwa in der Satelliten-Navigation zum Einsatz kommt.

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Die langsamsten Uhren der Welt

8:22 min, aus Einstein vom 1.12.2011