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Panoramablick in die Uhrenhalle der PTB mit den vier Caesiumuhren CS1, CS2, CSF1 und CSF2.

Welche Uhr liefert heute „das Maß der Zeit“ in der PTB?

In der zweiten Hälfte der 1990er Jahre entstand die erste "Caesium-Fontänenuhr" der PTB. Diese neu entwickelte Atomuhr übertrifft herkömmliche Atomuhren an Genauigkeit bei weitem. Möglich wird dies durch die Verwendung von lasergekühlten Caesium-Atomen, die - ähnlich wie die Tropfen in einer Wasserfontäne - im Vakuum einen Meter hoch katapultiert werden. Auf einer ballistischen Flugbahn durchqueren die Atome beim Aufsteigen und beim Fallen einen Hohlraumresonator, in dem sie bestrahlt werden. Abhängig von der Frequenz des Mikrowellenfeldes ändert sich, wie schon in den älteren  Opens internal link in current windowAtomuhren, die Besetzungsverteilung der zwei energetisch tiefsten Zustände der Caesiumatome. Auch hier wird schließlich diese Besetzungsverteilung gemessen und die Mikrowellenfrequenz auf maximale Übergangswahrscheinlichkeit stabilisiert.


Wo liegt der Unterschied zum „klassischen“ Design? Anders als in einem Atomstrahl sind die Atome viel langsamer und haben praktisch alle die gleiche Geschwindigkeit. Die Bestrahlungszeit ist daher ca. 50-mal länger als in den alten Uhren, wodurch die Lage der Atomresonanzfrequenz  viel genauer ermittelt werden kann. Weil das so schön geht, wurde dann später eine zweite Fontänenuhr gebaut. Wie genau es nun geht? Weiter mit der nächsten Frage!