Atomuhr

Eine sogenannte Atomuhr ist die genaueste Uhr der Welt, die innerhalb von 5 Millionen Jahren maximal um eine Sekunde falsch geht. So wie jede andere Uhr braucht auch diese einen Taktgeber, wie zum Beispiel bei Räderuhren das Schwingen eines Pendels oder bei Quarzuhren eine bestimmte Schwingfrequenz durch ein Quarz. Die Atomuhr nutzt hierbei die Eigenschaft von einem Atom, genauer gesagt wird die Frequenzschwingung durch ein Caesiumatom erzeugt.

Dieses enthält, so wie alle Atome einen Plus- und Minus Zustand, wobei es durch die Abwechslung zwischen den beiden Zuständen zur Schwingung kommt. Dadurch es bei der Atomuhr bis zu über neun Milliarden Schwingungen pro Sekunde kommt, wird die Zeit anhand der hohen Frequenz präzise genau angezeigt. Im Vergleich dazu bringt es zum Beispiel eine Quarzuhr auf ledigliche 32.000 Schwingungen pro Sekunde. Eine Atomuhr, auch primäre Uhr genannt, ist somit die derzeit genaueste Uhr der Welt. In Deutschland findet man die größten Atomuhren-Experten in Braunschweig in der Physikalisch Technischen Bundesanstalt, kurz PTB genannt. Dieses, vom Staat beauftragte Institut, ist verantwortlich für die Verbreitung und Verwaltung der deutschen Zeit.

Dabei liefert die Atomuhr die gesetzliche Zeit mit Hilfe des Sekundentakts, mit dieser sämtliche Funkuhren innerhalb Deutschlands gesteuert werden. Atomuhren werden aber nicht nur mit Caesium-, sondern auch mit Wasserstoff- und Rubidiumatomen betrieben. Verantwortlich für die Genauigkeit einer Atomuhr ist aber vor allen Dingen das Arbeiten mit abgebremsten thermischen Caesiumtomen. Diese werden stark abgekühlt und können sich nur mehr ca. einen cm pro Sekunde fortbewegen. Mit einem Laser werden diese langsamen Atome dann nach oben hin beschleunigt und geraten in die ballistische Flugbahn und die Wechselwirkungsdauer der Atome wird verlängert. Atomuhren dienen letztendlich nicht nur der präzisen Messung von zeitlichen Abläufen, sondern auch der exakten Zeitbestimmung verschiedener Zeitsysteme.

Es gibt sie auch in Kleinformat und wird zum Beispiel zum Einsatz in Satellitennavigationssysteme, wie Galileo oder GPS oder in Satelitten selbst verwendet. Obwohl eine kleine Atomuhr gegenüber den großen Atomuhren deutlich ungenauer der präzisen Zeit abweicht, ist sie im Gegensatz zu einer herkömmlichen Quarzuhr aber immer noch um ca. 120.000 mal genauer. In der Nähe Deutschlands findet man weitere Atomuhren in Österreich im Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen, sowie in der Schweiz im Bundesamt für Meterologie.