Politik

Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben die Rauschprozesse in ihrer optischen Gitteruhr mit neutralen Strontiumatomen ausführlich analysiert. Diese Analyse belegt, dass ihre optische Atomuhr dank eines neuentwickelten, extrem frequenzstabilen Lasersystems die weltweit höchste Stabilität erreicht. Damit sind hochpräzise Messungen in kürzerer Zeit möglich und die zukünftige Reduzierung der Gesamtmessunsicherheit auf wenige Teile in 10¹⁸ wird erheblich erleichtert.

Seit dem 1.10.2015 gibt es in der PTB Braunschweig ein Büro der chinesischen Prüfstelle für Explosionsschutz NEPSI (Shanghai).

Neue Messungen mit dem Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometer der PTB haben einen Wert für die Boltzmann-Konstante k ergeben: 1,380650·10^-23  J/K. Dabei wurde die Messunsicherheit auf 4 Millionstel (4  ppm) verbessert. Der neue Wert stimmt im Rahmen von 1,5  ppm mit dem aktuellen CODATA-Wert überein (CODATA: Committee on Data for Sci-ence and Technology). Im nächsten Jahr soll der endgültige Schritt hin zu einer angestrebten Unsicherheit von 2  ppm erfolgen. Damit wäre der Weg für die Neudefinition der Basiseinheit Kelvin über die Festlegung von k geebnet.

Das "8^th Symposium on Frequency Standards and Metrology" wurde von der PTB Im Oktober 2015 am Templiner See in Potsdam ausgerichtet. Das Symposium bietet im Abstand von etwa sieben Jahren ein internationales Diskussionsforum für Präzisionsfrequenznormale. 180 Wissenschaftler aus aller Welt stellten fundamentale physikalischen Aspekte und ihre neuesten Ideen, Ergebnisse und Anwendungen von Frequenznormalen vor. Besondere Aufmerksamkeit fanden optische Atomuhren mit relativen Unsicherheiten von wenigen 10^-18.

Gemeinsam mit der Europäischen Raumfahrtagentur ESA veranstaltete die PTB im Jahr 2015 das 5. Kolloquium "Scientific and Fundamental Aspects of the Galileo Programme". Knapp über 100 Wissenschaftler diskutierten die Verknüpfung von Satellitennavigation mit vielfältigen wissenschaftlichen Fragestellungen.

Im Rahmen eines DFG-Projektes (LE 992/7-1, EH 400/4-1) wurde in einer Kooperation zwischen dem Fachgebiet Messtechnik der Universität Kassel und der Arbeitsgruppe Form- und Wellenfrontmetrologie der Physikalisch-Technischen Bundesanstaltein interferometrischer Zeilensensor in Kombination mit einem 5-Achsen-Bewegungssystem zur Messung der Form optischer Flächen aufgebaut. Für die Nachführung des Zeilensensors wird der genaue Abstand zwischen Sensor und Prüfling benötigt. Dafür wurde eine Kalibrierstrategie entwickelt. Damit sind jetzt Messungen der kompletten 3D-Form auch für stärker gekrümmte Oberflächen möglich.

Für die akkurate Berechnung des durch Beugung verursachten Längenfehlers in der Laserinterferometrie ist eine genaue Charakterisierung der verwendeten Laserstrahlen erforderlich. Für die Messungen am Avogadroprojekt der PTB wird ein kalibrierter Wellenfrontsensor verwendet. Da dieser nur an Luft arbeitet, die Wellenfronten aber für Experimente im Vakuum bekannt sein müssen, wurde ein Ab-Initio-Modell der verwendeten Komponenten, einer Stufenindexglasfaser mit Faserkollimator, unter Verwendung eines strahlenbasierten Beugungsintegrals aufgestellt. Mit diesem Modell kann der Einfluss der Evakuierung berechnet werden. Durch eine Monte-Carlo-Simulation konnte die Größe des zu erwartenden relativen interferentiellen Längenfehlers und der daraus abgeleiteten Korrektion mit einer relativen Unsicherheit < 10% berechnet werden.

In der Arbeitsgruppe von Prof. C. Ospelkaus (QUEST Institut an der PTB und LUH) wurden ein neues feldunabhängiges Zustandspaar von ⁹Be⁺-Ionen demonstriert, welches sich besonders als langlebiges Qubit für die Mikrowellen-Quantenlogik mit gespeicherten Ionen eignet. Weiterhin wurde das Mikrowellenfeld eines zur Manipulation der Ionen in die Fallenstruktur integrierten Wellenleiters vermessen und mit numerischen Simulationen verglichen. Schließlich gelang es, mit Hilfe des Wellenleiters Bewegungs-Seitenbandübergänge für einzelne Ionen als wesentliche Voraussetzung für verschränkende Operationen mit mehreren Qubits zu zeigen.

Mit Hilfe hochauflösender Spektren in ultrakalten Calcium-Molekülen wurden in der PTB die Wechselwirkungspotentiale zwischen Calciumatomen genau bestimmt. In einer Kooperation mit Prof. Tiemann, Leibniz Universität Hannover, konnte daraus der nichtlinearen Zeeman-Effekt in diesen schwach gebundenen Systemen modelliert werden und dieser Einfluss bei früheren Messungen korrigiert werden.