Das gesamte Konzept der Zeit ist menschengemacht. Aber hast du dich jemals gefragt, wie Uhren von Sanduhren und dem Ablesen von Schatten, die die Sonne mit einer Sonnenuhr wirft, entstanden sind?  Dank einer einfachen Erfindung können wir die Zeit effizienter bestimmen. 

Eine Atomuhr oder eine Quantenlogik‑Uhr ist ein Zeitmessgerät, das für seine Genauigkeit bekannt ist. Eine Variante ist die Quantenlogik‑Uhr, die so genau ist. Sie würde erst nach 33 Milliarden Jahren eine Sekunde verlieren.

Die Atomuhr

Ein Professor der Columbia University namens Isidor Rabi kann als der erste Befürworter angesehen werden, der zur Schaffung der Atomuhr führte. In den 1930er‑Jahren entwickelte er die Technik der atomaren Strahl‑Magnetresonanz. Diese Methode ermöglichte die Messung der magnetischen Eigenschaften von Atomen und später die Messung des Spins von Protonen im Kern des Atoms. (Quelle: NCBI)

Rabis Technik ermöglichte ein tieferes Verständnis darüber, wie Atome funktionieren. Diese Technik führte 1949 zur Schaffung der ersten Atomuhr. Das National Bureau of Standards, heute National Institute of Standards and Technology oder NIST, stellte die erste Atomuhr her.

Eine Atomuhr funktioniert, indem die Anzahl der Schwingungen bestimmter Atome gemessen wird. Diese wird dann in ein Zeitmaß umgewandelt. Der Grund, warum Atomuhr genau ist, liegt darin, dass die Resonanzfrequenzen spezifischer Atome unglaublich konsistent sind. Frequenzen werden nicht von äußeren Einflüssen wie Temperaturänderungen beeinflusst. (Quelle: How Stuff Works)

Viele Varianten der Atomuhr wurden mit unterschiedlichen atomaren Teilchen erstellt. Die erste nutzte Ammoniak‑Teilchen, während das NBS‑1, gebaut 1952, Cäsium‑Atome verwendete. 1968 wurde das NBS‑4 geschaffen. Es war die genaueste Atomuhr, die NIST bis in die 1990er‑Jahre verwendete.

1999 wurde das NBS‑4 durch NIST‑F1 ersetzt, das die Genauigkeit von einem Sekundenverlust nach 20 Millionen Jahren aufweist. In den 2010er‑Jahren haben Wissenschaftler eine andere Uhr entwickelt, die genauer ist als die Atomuhr.

Die Quantenlogik‑Uhr hat die Genauigkeit, erst nach 3,7 Milliarden Jahren eine Sekunde zu verlieren. Das bedeutet, sie verliert erst nach 2,5 Universen, die entstehen und erlöschen, eine Sekunde. Diese Uhr nutzt nur ein einzelnes Aluminium‑Ion, im Vergleich zum Cäsium‑Atom der Atomuhr. (Quelle: Wired)

Praktische Anwendungen der Atomuhr

Es gibt mehrere praktische Anwendungen der Atomuhr, die uns nicht vollständig bekannt sind

GPS

Alle GPS‑Satelliten besitzen mehrere Atomuhr‑Einheiten, um präzise Standortdaten zu liefern. Das ist wichtig für die Raumfahrtnavigation und auch für die Kommunikation zwischen den GPS‑Satelliten.

Banks

Banken benötigen genaue Uhren, um Zeit‑ und Datumsstempel bei Hochfrequenz‑Transaktionen sicherzustellen. Stell dir vor, der Aktienmarkt hätte keine hochpräzisen Uhren. Der Aktienmarkt wäre nicht so florierend wie heute ohne die Hilfe von Atomuhr‑Systemen.

Telco Providers

Ist dir aufgefallen, dass es auf deinem Handy eine Option gibt, die Uhrzeit auf die des Dienstanbieters zu setzen? Telekommunikationsanbieter nutzen Atomuhr‑Systeme, um ihren Nutzern überall auf der Welt die korrekte Zeit zu liefern. (Quelle: Online Sciences)