Realisierung der SI-Sekunde
Das 1960 von den Organen der Meterkonvention eingeführte internationale Einheitensystem SI (Système International) legt die Definition der physikalischen Einheiten fest. Die Verwendung der SI-Einheiten ist mit dem "Gesetz über Einheiten im Messwesen" seit 1970 auch in Deutschland vorgeschrieben, wobei die PTB mit der Darstellung und Verbreitung der SI-Einheiten beauftragt ist. Die Sekunde ist eine der sogenannten Basiseinheiten im SI.
Seit 1967 ist die Sekunde über eine atomphysikalische Konstante definiert. Es wurde das nicht radioaktive Isotop 133 des Elements Caesium, 133Cs, zu Grunde gelegt. Die Resonanzfrequenz zwischen ausgewählten Energiezuständen dieses Atoms wurde auf
Primäre Atomuhren unterscheiden sich von anderen Atomuhren dadurch, dass ihre frequenzbestimmenden Betriebsparameter außerordentlich genau bekannt sind. Dann wird zum einen die ideale SI-Sekunde ("Atomsekunde") mit einer kleinen Unsicherheit realisiert und diese Unsicherheit kann zum anderen gut begründet abgeschätzt werden. Die PTB besitzt gegenwärtig fünf primäre Uhren. Es ist ein Ziel unserer Arbeitsgruppe, diese Unsicherheit weiter zu reduzieren. Schon bei den vier älteren primären Uhren, CS1 bis CS4, war man hierin recht erfolgreich. CS1 und CS2 waren lange Jahre die weltweit genauesten Uhren. Mit 67 % Wahrscheinlichkeit weichen die mit CS2 erzeugten Sekunden um weniger als ±1,2·10-14 s von idealen SI-Sekunden ab. Dies heißt, dass CS2 von einer idealen Uhr nur um 1 Nanosekunde pro Tag abweichen kann oder, anders ausgedrückt, um eine Sekunde in 2,5 Millionen Jahren. Die derzeit genaueste Uhr ist eine sogenannte Caesium-Fontäne: Ihre Unsicherheit ist noch um einen Faktor 10 kleiner als die von CS2.
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© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2011-10-18, Webmaster Abteilung 4
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