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Symbolbild "Zeitschriften"

Genaueste und stabilste transportable Uhr

Betrieb ermöglicht flexiblen Einsatz in einem PKW-Anhänger

PTB-News 2.2017
02.05.2017
Besonders interessant für

Geodäsie

neues Einheitensystem

Grundlagenforschung der Physik

In der PTB wurde weltweit erstmals eine transportable optische Strontium-Gitteruhr entwickelt und getestet. Die Uhr ist für internationale Vergleiche, geodätische Anwendungen und Grundlagenuntersuchungen in der Physik geeignet.

Ein klimatisierter PKW-Anhänger voll Hightech-Physik: die transportable optische Uhr der PTB

Optische Uhren könnten zukünftig die SI-Basiseinheit Sekunde realisieren. Dass es bei der anstehenden SI-Neudefinition im Herbst 2018 vorerst noch bei den Cäsium- Atomuhren bleibt, liegt an den vielen konkurrierenden optischen Uhren, von denen sich weder bei der Genauigkeit noch bei der Stabilität bisher eine dauerhaft als überlegen hervortun konnte.

Die transportable optische Strontium- Gitteruhr der PTB ist genauer und stabiler als alle transportablen Uhren zuvor. Mit einer relativen Unsicherheit von 7,4 · 10−17 ist sie so nah an die besten stationären optischen Uhren herangekommen, dass diese ernsthaft miteinander verglichen werden können. Bisher war dies nur bei Uhren möglich, die in demselben Labor stehen oder über eine Glasfaserverbindung wie die zwischen Braunschweig und Paris (Opens external link in new windowsiehe PTB-News 3/2016) verbunden sind. Jetzt rückt ein globaler Zusammenschluss optischer Uhren näher – eine Voraussetzung für eine mögliche Neudefinition der Einheit Sekunde.

Die hohe Stabilität der neuen Uhr ist interessant für die Geodäsie: Bereits nach einer Stunde können Höhenunterschiede von ungefähr 10 Zentimetern aufgelöst werden – und dies auch zwischen sehr weit entfernten Punkten. Deshalb arbeitet die PTB schon seit einigen Jahren eng mit Geodäten der Leibniz Universität Hannover im DFG-Sonderforschungsbereich 1128 geo-Q zusammen.

Bei zwei Messkampagnen außerhalb des PTB-Geländes zeigte sich, dass die Uhr bereits jetzt zehnmal genauer und hundertmal stabiler als die besten transportablen Cäsium-Fontänenuhren ist. Damit ist die transportable optische Uhr der PTB bereit für geodätische Höhenmessungen, internationale Uhrenvergleiche sowie Präzisionsmessungen von Fundamentalkonstanten – und macht einen Schritt in Richtung zukünftiger Anwendungen im Weltraum.

Ansprechpartner

Christian Lisdat
Fachbereich 4.3
Quantenoptik und Längeneinheit
Telefon (0531) 592-4320,
Opens window for sending emailchristian.lisdat(at)ptb.de

Wissenschaftliche Veröffentlichung

S. B. Koller, J. Grotti, S. Vogt, A. Al-Masoudi, S. Dörscher, S. Häfner, U. Sterr, C. Lisdat: A transportable optical lattice clock with 7 ⋅ 10−17 uncertainty. Phys. Rev. Lett. 118, 073601 (2017)