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PTB-Jahresbericht 2020

VorwortVorwort

Abstand halten, Hygiene beachten, Alltagsmaske tragen und Lüften – mit diesen AHA+L-Regeln, die wir mit Ihrer aller Hilfe an der PTB konsequent umgesetzt haben, haben wir dem SARS-CoV-2-Virus an der PTB die Regie des Handelns entrissen! Bis auf einen kurzzeitigen harten Lockdown in unserem Institut Berlin in den ersten Pandemiewochen konnten wir unseren Betrieb weitestgehend aufrechterhalten, das Infektionsgeschehen an der PTB war und ist auf vergleichsweise niedrigem Niveau: Im Jahr 2020 haben sich insgesamt 22 Mitarbeiter/innen infiziert, wobei dies nahezu ausschließlich außerhalb der PTB geschah. Mit flexiblen Betriebsmodi, der Aufrüstung der Lüftungskonzepte, einer massiven Ausweitung der Möglichkeiten zum Arbeiten im Homeoffice, mit einer steilen Lernkurve bei der Nutzung der Möglichkeiten der E-Akte, der Durchführung von Videokonferenzen und mit zahlreichen kreativen Lösungen im alltäglichen Tun konnten wir unsere zentralen Dienstleistungen erbringen.

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Mein besonderer Dank gilt dem sehr engagierten Krisenstab sowie Ihnen allen für Ihre Disziplin, für Ihr Verständnis und Ihr umsichtiges und rücksichtsvolles Verhalten. Viel Mühe gaben wir uns mit der internen Kommunikation, angefangen von der Intranetseite über Präsidiumsbriefe, den Austausch zwischen Präsidium und Abteilungsleitungen bis hin zur eigens eingerichteten Hotline. Die Hotline konnte jederzeit erreicht werden und hat unter anderem die Rolle eines „PTB-internen Gesundheitsamtes“ übernommen – mit der entsprechenden Kontaktnachverfolgung aller vereinzelt auftretenden Coronafälle.

 

Trotz – und vielleicht sogar wegen – Corona und reduzierter Reisetätigkeit fanden wir die Zeit, grundlegend über die Zukunft der Metrologie nachzudenken und wichtige Weichen für die Zukunft zu stellen. So sind viele oft „disruptive“ Entwicklungen in Gesellschaft, Wirtschaft und nicht zuletzt in der Metrologie nicht mehr allein innerhalb eines einzelnen, eng abgegrenzten Fachgebiets angesiedelt oder auf einzelne Messgrößen beschränkt. Vielmehr werden in Zukunft eine Vielzahl von Sensoren und Messverfahren in autonomen Fahrzeugen, in den Versorgungsnetzen der „Stadt der Zukunft“ oder in der „personalisierten Medizin“ vernetzt. Hunderte oder gar Tausende von Messdaten liegen Entscheidungen zugrunde, die mit Verfahren der künstlichen Intelligenz vorbereitet werden. Dies alles gilt es metrologisch zu charakterisieren und zu verstehen, es gilt systemisch zu denken. Gemeinsam mit unserem Kuratorium haben wir so den Vorschlag für ein „Innovationszentrum für Systemische Metrologie“, IZSM, erarbeitet. Im November wurde er, mit Empfehlung des gesamten Kuratoriums, an das BMWi übergeben. Mit diesem wegweisenden Konzept geht die PTB zukünftige metrologische Herausforderungen in weltweiter Vorreiterrolle an. Im Schulterschluss mit der PTB sollen so Entwicklungszyklen für disruptive Technogien entscheidend verkürzt, die Innovationsfähigkeit Deutschlands gestärkt und das Vertrauen in innovative, vernetzte Produkte „Made in Germany“ in die Welt getragen werden. Mehr als 130 Jahre nach Gründung der Reichsanstalt, die entscheidend mithalf, „Made in Germany“ zu einem Qualitätsbegriff zu machen, geht die PTB so wieder einen mutigen Schritt, um die Zukunft zu gestalten!

In dieser Zukunft spielen Themen wie Digitalisierung, erneuerbare Energien, „grüner“ Wasserstoff, Quantentechnologien, Medizinphysik und Biochemie entscheidende Rollen. Diese haben wir durch unsere Lenkungskreise aufgegriffen und alle PTB-Aktivitäten dazu gebündelt. In Rekordzeit haben wir auf der Basis dieser Vorarbeiten zusammen mit den Partnern der Region das „Quantum Valley Lower Saxony“ aus der Taufe gehoben. Unterstützt mit 25 Millionen Euro vom Land Niedersachsen und der VolkswagenStiftung wollen wir gemeinsam in fünf Jahren einen Quantencomputer realisieren, basierend auf Techniken, die an der PTB entwickelt wurden. Zusammen mit der Weiterentwicklung unseres Quantentechnologie-Zentrums sind wir bei dieser Zukunftstechnologie ganz vorne mit dabei!

Außerdem fanden sich alle unsere Querschnittsthemen auch prominent im Konjunkturprogramm der Bundesregierung, sodass wir, gut vorbereitet, unmittelbar detaillierte Vorschläge zur Unterstützung dieses Programms erarbeiten konnten. Deren Realisierungsbedarf wurde insgesamt auf eine stattliche Summe von ca. 90 Millionen Euro geschätzt. Ob unsere Vorschläge akzeptiert werden, steht noch aus. Allerdings bedeuteten die zusätzlichen Mittel für die genannten Themen eine großartige Chance – nicht nur für die Weiterentwicklung Deutschlands, sondern auch für die der PTB. Inwieweit wir generell mit unseren Ideen, Möglichkeiten und Angeboten Gehör finden, speziell in Politik und Wirtschaft, ist auch eine Frage der Kommunikation. Aus diesem Grund haben wir uns im letzten Jahr durch eine externe Agentur in dieser Hinsicht beraten lassen: um unser eigenes Leitbild, unsere Werte und unsere Kernbotschaften zu schärfen, um die für uns wesentlichen Stakeholder genauer zu identifizieren und um mögliche Kommunikationsmaßnahmen zu diskutieren. Neben Präsidium und OE-Leitungen haben sich auch insbesondere die Mitarbeiter/innen, Sie alle, an diesem Prozess, zu dem zahlreiche Interviews, mehrere interne Workshops und zwei sogenannte Leitbild-Labs in Braunschweig und Berlin gehörten, aktiv beteiligt. Vielen Dank an alle, die sich hier so engagiert eingebracht haben.

In unserem Leitbild sind drei Werte besonders hervorgehoben: Präzision, Objektivität und Leidenschaft für das Messen. Diese drei Werte wollen wir im kommenden Jahr weiter mit Leben füllen – und dies wohl leider noch eine geraume Zeit unter „Corona-Bedingungen“. Zusammen werden wir aber auch dies meistern. Hoffentlich können wir mit Mitteln des Konjunkturprogrammes wichtige Zukunftskonzepte umsetzen und vielleicht auch schon erste Schritte zur Einrichtung des IZSM gehen. Es erwartet uns also ein spannendes und chancenreiches Jahr 2021!


Prof. Dr. Joachim Ullrich
Präsident der PTB

Nachrichten des Jahres 2020

Nachrichten des JahresNachrichten des Jahres

Präzise Messungen an Nanostrukturen sind nicht nur Grundlage für ein besseres Verständnis kleinster Strukturen, sondern sind auch Voraussetzung für eine bessere Standardisierung und letztlich für die Überführung nanoskaliger Materialien und Methoden aus den Forschungslaboratorien in eine industrielle Nutzung. Der neuartige Picoindenter aus der PTB, der die Spitze eines Rasterkraftmikroskops (AFM)...

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Zur Qualitätssicherung in der Strahlentherapie mit hochenergetischen Elektronen, Protonen oder Kohlenstoff- Ionen muss die Strahlungsenergie regelmäßig überprüft werden. Mangels geeigneter Messtechnik findet bislang in der klinischen Routine lediglich eine Konstanzprüfung statt. Sie ist zudem zeitaufwendig und erfordert teures Equipment.

Um diese Messungen zu vereinfachen, entwickelte ein...

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In der PTB wurde ein neues Konzept zur Temperaturmessung mittels elektrischer Widerstände entwickelt. Es kombiniert die Vorteile der etablierten Widerstandsthermometrie mit der Rauschthermometrie als einer primären Methode zur Messung der thermodynamischen Temperatur. Das Dual-mode Auto-calibrating Resistance Thermometer (DART) wurde als ein praktisches selbst-referenzierendes...

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Wissenschaftler der PTB, Institut Berlin, haben die innovative Methode der digitalen Tröpfchen-PCR für den Nachweis von SARS-CoV-2 angepasst und nun in einer internationalen Vergleichsmessung zur Qualitätssicherung erfolgreich eingesetzt. An dem Vergleich waren 470 medizinische Laboratorien aus 36 Ländern beteiligt. In Zukunft könnte die Methode aus der PTB folglich als Referenzmessverfahren für...

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Innerhalb der Internationalen Organisation für das gesetzliche Messwesen (OIML) nimmt das Dokument D31 die Rolle eines Softwareleitfadens ein, der von OIML-Projektgruppen genutzt wird, um weltweit einheitliche Anforderungsdokumente für softwaregesteuerte Messgeräte zu erarbeiten. Nach der Verabschiedung der derzeit gültigen Version des Dokuments im Oktober 2019 wurde eine sofortige erneute...

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Künstliche Intelligenz ist in der Medizin ein großer Trend. Gerade in Bereichen wie bei der EKG-Auswertung, bei denen sehr viel Erfahrung gefordert ist, kann Maschinelles Lernen potenziell seine großen Vorteile ausspielen. Die Algorithmen erkennen Muster in großen Datenmengen und können den Arzt oder die Ärztin bei der zeitaufwendigen Überprüfung der vielen EKGSignale unterstützen. Dazu muss das...

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Für die Internationale Zusammenarbeit der PTB war das Jahr 2020 ein ganz besonderes. Die ganze Welt musste und muss mit der COVID-19-Pandemie umgehen, von der die Partnerländer der PTB besonders betroffen sind. Gerade jetzt ist eine funktionierende Qualitätsinfrastruktur essenziell, um dort den wirtschaftlichen und sozialen Folgen zu begegnen. Gleiches gilt für Maßnahmen im Gesundheitswesen. Hier...

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Die Synchronisation der Uhren von vernetzten Computern und digitalen Geräten ist grundlegende Voraussetzung für viele verteilte Anwendungen, die exakte Zeitstempel benötigen. Dazu gehören beispielsweise Datenbanken, die auf mehrere Server verteilt sind, verteilte Sensordaten in der Industrie 4.0, aber auch autonomes Fahren oder der Hochfrequenzhandel, für die es regulatorische Anforderungen an die...

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Die PTB ist Gründungsmitglied des Forschungsbündnisses Quantum Valley Lower Saxony (QVLS), das bis 2025 einen Quantencomputer für Deutschland entwickeln will. Dabei wird es mit insgesamt 25 Millionen Euro vom Land Niedersachsen und der Volkswagen- Stiftung unterstützt. Unter dem Dach der QVLS soll die exzellente Expertise von mehr als 400 Wissenschaftlern gebündelt werden, um innerhalb von fünf...

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Wissenschaftler der PTB und des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) haben erstmals optische Messungen mit bislang unerreichter Präzision an hochgeladenen Ionen durchgeführt. Dazu isolierten sie ein einzelnes Ar13+-Ion aus einem extrem heißen Plasma und brachten es in einer Ionenfalle zusammen mit einem lasergekühlten, einfach geladenen Ion praktisch zur Ruhe. Mittels...

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