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Vier primäre PTB-Uhren tragen zur Weltzeit bei

Der traditionell große Beitrag von PTB-Uhren zur Koordinierten Weltzeit UTC (Coordinated Universal Time) ist noch einmal deutlich erweitert worden: Seit Dezember 2009 werden die Daten der Caesium-Fontänenuhr CSF2 der PTB bei der Bestimmung von UTC mit berücksichtigt. Damit sind die PTB und das französische Zeitinstitut weltweit die einzigen Institute mit vier primären Atomuhren.

Die Koordinierte Weltzeit UTC ist Grundlage für die im täglichen Leben verwendeten Zonenzeiten. Aber auch bei der Navigation (GPS), der Astronomie, der Telekommunikation, der Erdvermessung und in der physikalischen Grundlagenforschung sind exakte Zeittakte sehr wichtig. Für die Berechnung von UTC stützt sich das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM) in Sèvres bei Paris auf das gewichtete Mittel von weltweit rund 300 Atomuhren in über 60 Zeitinstituten. Eine besondere Steuerungsfunktion haben dabei besonders genaue, sogenannte primäre Caesium-Atomuhren. Zu dem vergleichsweise kleinen Kreis aus gegenwärtig 13 solcher primären Caesium-Atomuhren in sieben Zeitinstituten gehören jetzt vier PTB-Uhren: die beiden Caesium-Strahluhren CS1 und CS2 sowie die Caesium-Fontänenuhren CSF1 und neuerdings CSF2.

Die Caesium-Fontänenuhren sind deutlich genauer als die Caesium-Strahluhren, weil in ihnen wesentlich langsamere, lasergekühlte Atome verwendet werden. So steht mehr Zeit zur Verfügung, um die Resonanzfrequenz der Cäsiumatome mithilfe von Mikrowellenstrahlung zu messen. Wenn die Frequenz der Mikrowellen mit der Resonanzfrequenz übereinstimmt, ist nach dem Ablauf von 9 192 631 770 Mikrowellenschwingungen genau eine SI-Sekunde vergangen.

Die zweite Fontänenuhr CSF2 war entwickelt worden, um durch Vergleichsmessungen mit der ersten, bereits sehr genauen Fontänenuhr CSF1 die Unsicherheiten noch weiter verringern zu können. Der neuen Uhr gelang gleich bei der ersten Evaluierung mit einer relativen systematischen Unsicherheit von 0,8 · 10–15 der Vorstoß in die Spitzengruppe der primären Caesium-Atomuhren. Für die ersten CSF2-Messungen, die vom BIPM bei der Berechnung von UTC berücksichtigt wurden, konnte die Uhr über viele Tage fast kontinuierlich betrieben werden. So gehört CSF2 bereits jetzt neben CSF1 zu den zuverlässigsten primären Caesium-Fontänenuhren weltweit.

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