Logo of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Gateway for politics

Politics

News

Bei Fontänenuhren führt eine erhöhte Frequenzstabilität zu kleineren Unsicherheiten bei Messungen für die Steuerung der internationalen Atomzeit und der gesetzlichen Zeit in Deutschland sowie bei Vergleichen mit optischen Uhren. Durch neue Lademethoden wurde die Zahl der Caesium- Atome in der Fontänenuhr CSF2 soweit erhöht, so dass nun eine relative Messauflösung von 3x10-16 innerhalb eines Tages erreicht wird.

[ more ]

Am QUEST Institut an der PTB wurde ein langzeit-stabiler Laser bei 441 nm, basierend auf einem frequenzverdoppelten Ti:Sa-Laser für die Spektroskopie an Ar13+ Ionen aufgebaut. Mittels eines Transfer-Resonators wurde die Stabilität eines Rubidium-stabilisierten Lasers auf den Ti:Sa Laser übertragen und damit die Schwankungen der Absolutfrequenz über mehrere Tage auf weniger als 100 kHz reduziert.

[ more ]

Im Zuge der Entwicklung eines auf Aluminium basierenden Frequenznormals wurde eine neue Methode zur schnellen Phasenstabilisierung von freilaufenden Diodenlasern unterschiedlicher Wellenlängen auf eine ultrastabile optische Referenz mittels eines Frequenzkamms realisiert. Durch Subtraktion des Eigenrauschens des Frequenzkamms konnte das Phasenrauschen des so stabilisierten Diodenlasers bis zu einer Bandbreite von 180 kHz unterdrückt werden, ohne dass dieser durch einen optischen Resonator vorstabilisiert war.

[ more ]

Methoden für die Spektroskopie von atomaren Ionen, wie sie beispielsweise in optischen Atomuhren Verwendung finden, lassen sich im Allgemeinen nicht auf molekulare Systeme übertragen. Dies ist insbesondere für die Zustandsdetektion und –Präparation der Fall. Am Quest Institut an der PTB wurde eine neue Methode zur Zustandsdetektion entwickelt. Sie basiert auf laserinduzierten Kräften, die es erstmals erlauben den internen Zustand eines Moleküls ohne inkohärente Streuung von Photonen und ohne Zerstörung des Moleküls auszulesen.

[ more ]

In einer Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg und mehreren Theorie-Gruppen ist es QUEST Forschern gelungen, die vorhergesagte Niveauüberschneidung in Ir17+ zu identifizieren. Dazu wurden optische Spektren von isoelektronischen hochgeladenen Ionen aufgenommen und eine Skalierung der Übergangsfrequenzen mit der Kernladungszahl bestimmt. Eine detaillierte, durch ab initio Atomstrukturrechnungen gestützte Analyse der Daten führte zur Identifizierung der Mehrzahl der Linien. Bisher nur theoretisch vorhergesagte optische Übergänge wurden entdeckt, die eine besonders hohe Empfindlichkeit auf eine mögliche Änderung der Feinstrukturkonstante haben.

[ more ]

Forschern am QUEST Institut an der PTB ist es gelungen durch Photonenrückstoßspektroskopie Isotopieverschiebungen auf den 2S1/22P1/2, 2S1/22P3/2 und 2D3/22P1/2 Übergängen in Calcium-Ionen mit einer kombinierten Unsicherheit von unter 100 kHz zu messen. Zum ersten Mal konnte der Unterschied in der Isotopieverschiebung zwischen der D1 und der D2 Linie der Calcium-Ionen aufgelöst werden. Des Weiteren wurden die Unsicherheiten sowohl der relativen Feld- und der Massernverschiebungskonstante, als auch der mittlere quadratische Kernladungsradius des Calcium-Ions verbessert.

[ more ]

Am QUEST-Institut an der PTB wurden verschiedene Methoden zur Messung der Mikrobewegung von Ionen experimentell untersucht und quantitativ verglichen. Diese führt in optischen Ionenuhren zu einer relativistischen Frequenzverschiebung aufgrund der Zeitdilatation. Es wurden neue Modelle entwickelt und verifiziert, die nun eine relative Frequenzunsicherheit aufgrund der Mikrobewegung von wenigen 10-20 erlauben.

[ more ]

Der von der PTB zur Verbreitung der gesetzlichen Zeit angebotene Telefonzeitdienst erfolgt derzeit im ISDN Standard. In der PTB wurden Untersuchungen durchgeführt die zeigten, dass auch über das Jahr 2018 hinaus, wenn nach Auskunft der Deutschen Telekom die IP-basierte Telefonie eingeführt sein wird, der von der PTB angebotene Telefonzeitdienst weiter genutzt werden kann.

[ more ]

Es wurde ein verbessertes Verfahren zur mikroskopischen Vermessung von Mikrostrukturen entwickelt, das bisherige Nachteile z. B. durch eine ungenaue Fokussierung vermeidet. Dazu werden mehrere Bildprofile mit jeweils leicht unterschiedlicher Fokussierung (um den besten Fokus herum) aufgezeichnet. Dabei werden die aufgezeichneten Bildprofile durch rigoros berechnete Profile angepasst, wobei auch etwaige Fehlfokussierungen bestimmt werden. Das Verfahren führt zu einer Reduzierung sowie einer besseren Quantifizierung der Messunsicherheit.

[ more ]

Im Rahmen eines EMRP Projektes (SIB08) wurde ein Verfahren zur absoluten Kalibrierung von Wellenfronsensoren entwickelt, bei dem die Kenntnis der Form der Referenzwellenfront nicht mehr notwendig ist. Die Kalibrierung basiert auf einem erweiterten Stitching-Verfahren, das auch Defokus- und Astigmatismusfehler des Sensors erfasst. Das Verfahren ermöglicht neben der Bestimmung des systematischen Sensorfehlers auch die Bestimmung der Form der Referenzwelle. Für einen temperaturstabilisierten Wellenfrontsensor ergab sich für den systematischen Sensorfehler eine Unsicherheit von 7 nm (k=2) entsprechend λ/70, bei einer Sensorfläche von 12.5 mm im Durchmesser.

[ more ]