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Für die Messung von Infraschall fehlt bisher eine verlässliche Infrastruktur für die Rückführung von Messgeräten und Sensoren. Als wichtiger Entwicklungsschritt dazu wurde in der PTB ein neuartiger Primärmessplatz für Infraschall aufgebaut, der die Abnahme des Umgebungsluftdrucks mit der Höhe als Anregungssignal nutzt.

Nach einer erfolgreichen Pilotphase können ab Ende März 2024 akkreditierte Kalibrierlaboratorien das digitale Akkreditierungssymbol beantragen und damit digital nachweisen, dass sie akkreditiert sind. Zusammen mit dem von der PTB entwickelten Digitalen Kalibrierschein kann es als maschinenlesbarer, manipulationssicherer und verifizierbarer Kalibriernachweis dienen und letztlich den Papier-Kalibrierschein ablösen.

Eine neue primäre Messeinrichtung der PTB macht die Kalibrierung von Betastrahlungsquellen effizienter und genauer.

Das gezielte Aufeinandertreffen einzelner Photonen oder Elektronen eröffnet eine empfindliche Messmethode, um deren gegenseitige Beeinflussung untersuchen und kontrollieren zu können. Durch diese Reduktion auf einzelne scharfe Signalimpulse lassen sich die Auflösung von Messungen verbessern und neue Bauteile für die Quanteninformationsverarbeitung schaffen. In nanostrukturierten Halbleiterschaltungen können zwei Elektronen einzeln auf sich kreuzenden Signalleitungen ballistisch geführt werden, um so ihre Wechselwirkung zur Steuerung oder Abtastung elektrischer Signale einzusetzen. Die grundlegende Funktion eines solchen nichtlinearen Schaltungselements wurde von drei unabhängigen Forscherteams, jeweils angeführt von NEEL (F), NPL (UK) und PTB, in unterschiedlichen, sich ergänzenden Realisierungen demonstriert.

Kann dunkle Materie mit Photonen wechselwirken und die Atomstruktur beeinflussen? Ein Vergleich zweier verschiedener Typen optischer Atomuhren der PTB verbesserte bisherige experimentelle Nachweisgrenzen für eine mögliche Kopplung um mehr als eine Größenordnung und über einen weiten Bereich möglicher Massen der dunklen Materie-Teilchen. Deren Beschaffenheit und mögliche Wechselwirkungen konnten damit weiter eingegrenzt werden, auch wenn noch kein entsprechender Nachweis gelungen ist.

Möchte man die Temperatur an beliebigen Punkten in einem Raum bestimmen, so ist dies mittels Sensornetzwerken und geeigneten Interpolationsverfahren prinzipiell möglich. In der PTB wurde untersucht, wie vertrauenswürdig solche interpolierten Daten sind.

Die Magnetresonanztomografie (MRT) ist weltweit das zweithäufigste medizinische Bildgebungsverfahren mit über 100 Millionen Untersuchungen pro Jahr. Allerdings müssen Patienten, die Implantate tragen, oft auf diese lebensrettende Diagnosemöglichkeit verzichten oder eine geringere Bildqualität hinnehmen. Vor allem bei aktiven Implantaten wie Herzschrittmachern und Neurostimulatoren kann eine MRT-Untersuchung zu einer gefährlichen Erwärmung im Körper führen, wenn sie nicht vorsichtig angewendet wird. In der PTB wurde gezeigt, dass dieses Problem durch drahtlose Kommunikation zwischen Implantat und Magnetresonanztomograf gelöst werden kann.

Es ist der erste Check dieser Art: Auf der derzeit laufenden Weltklimakonferenz COP 28 in Dubai steht zum ersten Mal eine globale Bestandsaufnahme des Pariser Klimaabkommens auf der Tagesordnung. Es geht also um die Frage, ob das 1,5-Grad-Ziel aus der Pariser Klimakonferenz 2015 noch erreichbar ist – und wie es heute generell um das Weltklima steht. Um Fragen wie diese zu beantworten, ist eine große Zahl von Messwerten nötig, die laufend rund um die Welt erhoben werden: zu Lande, zu Wasser, in der Luft und sogar aus dem All. Dass diese Messwerte verlässlich, vergleichbar und genau sind, dafür sorgt eine ganz besondere Wissenschaft, die Metrologie. Bei der diesjährigen COP 28 sind Mitarbeitende des BIPM, des Internationalen Büros für Maß und Gewicht, mit einem Beobachterstatus als Vertretungen der nationalen Metrologieinstitute dabei. In Deutschland ist dieses Metrologieinstitut die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 

Es machte Schlagzeilen: Das PTB-Projekt WERAN hat auf einen Schlag sehr viele neue potenzielle Flächen für Windenergieanlagen freigemacht. In dem Projekt wurde gezeigt, dass Windenergieanlagen weniger Einfluss auf Funksignale haben als davor angenommen. Daher hat die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH Anfang 2023 die Schutzbereiche rund um einige ihrer Flugsicherungsanlagen verkleinert: Der Anlagenschutzbereich von Drehfunkfeuern (innerhalb dessen zu prüfen ist, ob Windenergieanlagen die Funknavigation beeinflussen) beträgt jetzt nicht mehr 15 km, sondern nur noch 7 km. Das ergab mehr als 21 000 Quadratkilometer neue Flächen für Windenergieanlagen. Jetzt geht die Forschung noch weiter, ist aber nicht mehr primäre Aufgabe eines nationalen Metrologieinstitutes: Ein neues An-Institut an der Jade-Hochschule Wilhelmshaven übernimmt den Staffelstab.  

Sie haben gute Arbeit geleistet, und ihre Zusammenarbeit wird fortgesetzt: Nach einer erfolgreichen Begutachtung durch eine international mit hochrangigen Wissenschaftlern besetzte Kommission kann das deutsch-japanische Zentrum für Zeit, Konstanten und fundamentale Symmetrien (TCFS) in seine zweite Förderperiode starten. Es wird die Zusammenarbeit zwischen deutschen und japanischen Instituten weiter stärken. Die internationalen Experten entwickeln empfindlichste Instrumente für grundlegende Messungen in der Atom- und Kernphysik, der Antimaterie- und Dunkle-Materie-Forschung, der Quantenoptik und der Metrologie. Drei Partnerinstitutionen – die Max-Planck-Institute für Kernphysik (MPIK) und für Quantenoptik (MPQ), die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und die japanische Spitzenforschungseinrichtung RIKEN – werden das Zentrum ab Januar 2024 für weitere fünf Jahre zu gleichen Teilen mit insgesamt rund 7,5 Mio. EUR finanzieren.