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Physikalisch-Technische Bundesanstalt

FachabteilungenAbt. 4 Optik > 4.4 Zeit und Frequenz
Zeit und Frequenz
Fachbereich 4.4

Aufgaben

Hauptaufgabe des Fachbereichs ist die Realisierung und Weitergabe der Einheit der Zeit (Sekunde), sowie die Darstellung und Verbreitung der gesetzlichen Zeit in der Bundesrepublik Deutschland.

Die Sekunde ist definiert durch das 9 192 631 770fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von 133Cs-Atomen entsprechenden Strahlung. Für die Realisierung und Weitergabe der Zeiteinheit werden Cs-Atomuhren als primäre Normale für Zeit und Frequenz entwickelt und betrieben. Sie haben in den vergangenen Jahrzehnten als genaueste Uhren der Welt die internationale Atomzeit TAI maßgeblich beeinflusst.

Die PTB betreibt vier primäre Cs-Uhren, mit denen die Zeiteinheit realisiert wird: Zwei Uhren mit thermischem Atomstrahl (CS1 und CS2) und zwei Uhren mit lasergekühlten Atomen (Cs-Fontänenuhren CSF1 und CSF2), deren Unsicherheit die der thermischen Cs-Uhren um etwa einen Faktor 10 unterschreitet (ihre relative Frequenz-Unsicherheit ist besser als 1.10-15). Diese Uhren  bilden die Grundlage für die gesetzliche Zeit in Deutschland. Die Weitergabe der gesetzlichen Zeit an die Bevölkerung und an Nutzer in Industrie, Wirtschaft und Forschung erfolgt über den Langwellensender DCF77, das Internet, einen Telefonzeitdienst und über Satellitenverbindungen.

Atomuhren der Zukunft werden wahrscheinlich auf Übergängen von lasergekühlten gespeicherten Ionen im optischen Spektralbereich basieren. Solche optischen Frequenznormale werden derzeit im Fachbereich entwickelt, zusammen mit den Methoden die optischen Frequenzen fehlerfrei auf elektronisch zählbare Frequenzen und 1-Sekunden-Impulse zu übertragen. Außerdem koordiniert der Fachbereich das von der EU im Rahmen des EMRP geförderte Forschungsprojekt "High-accuracy optical clocks with trapped ions".

Wir erwarten, dass Übergänge in Atomkernen noch besser von Störungen durch die Umgebung abgeschirmt sind, als die gegenwärtig benutzten Übergänge in der Elektronenhülle. Für Atomuhren der Zukunft versuchen wir daher einen Kernübergang von 229Th zu nutzen, der im ultravioletten Spektralbereich liegt.

Die Arbeit des Fachbereichs wird ergänzt durch Forschung im Bereich der Präzisions-Zeitübertragungstechniken und durch Tests grundlegender physikalischer Theorien durch hochgenaue Frequenzmessungen. Diese Arbeiten werden unterstützt im Rahmen mehrerer internationaler Projekte und durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Der Fachbereich beteiligt sich an der Versuchsphase des europäischen Satelliten-Navigationssystems Galileo und an der Vorbereitung der ESA-Mission ACES (Atomic Clock Ensemble in Space).



Kontakt

Fachbereichsleiter Dr. Ekkehard Peik
Tel.: 0531 592-4400
E-Mail: ekkehard.peik@ptb.de

Sekretariat Eva-Maria Berber
Tel.: 0531 592-4401
Fax: 0531 592-4479
E-Mail: eva-maria.berber@ptb.de 

Anschrift

Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Fachbereich 4.4
Bundesallee 100
38116 Braunschweig


© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2014-02-26, Webmaster Abteilung 4 Seite drucken DruckansichtPDF-Export PDF