Die genaueste Atomuhr der Welt geht in 3,7 Milliarden Jahren nur um eine Sekunde falsch. Das berichten Physiker des US-Instituts für Standards und Technologie (NIST) im Journal "Physical Review Letters". Der neue, komplizierte Aufbau aus oszillierenden geladenen Teilchen und Lasern ist damit doppelt so präzise wie der bisherige Rekordhalter, der ebenfalls am NIST entwickelt wurde. Er nutzte als Taktgeber noch ein Quecksilber-Atom.

Die noch experimentelle Uhr basiert auf einem einzelnen Aluminium-Ion (ein elektrisch geladenes Aluminium-Atom), das von einem elektrischen Feld schwebend an seinem Platz gehalten wird. Dort vibriert das Aluminium-Ion sehr schnell, mit einer Frequenz im Bereich des ultravioletten Lichtes. Diese ist etwa 100.000 Mal höher als die Frequenz von Mikrowellen, wie sie bei bisherigen Atomuhren eingesetzt wird. Zu denen zählen auch jene der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig, die damit über die offizielle deutsche Zeit wacht.

Höhere Frequenzen, mehr Präzision

"Höhere Frequenzen sind einer der Faktoren, die bessere Präzision ermöglichen. Optische Uhren teilen die Zeit in kleinere Einheiten und könnten eines Tages zu Uhren führen, die 100 Mal akkurater sind als der heutige Mikrowellen-Standard", teilte das NIST in Boulder (US- Staat Colorado) mit.

Dort gelang es zudem, eine Kopie der neuen Uhr zu schaffen – wichtige Voraussetzung dafür, damit ein neuer Standard dereinst auch in verschiedenen anderen Zeitlaboratorien installiert werden kann. Ein Vergleich der beiden Uhren zeigte, dass sie fast exakt gleich "schnell" tickten – die erste Differenz zeigte sich an der 17. Nachkommastelle. Damit stimmten die beiden Aluminium-Uhren zehnmal besser überein als jeder vorherige Vergleich zweier anderer Atomuhren.

Präzise Uhren haben viele Anwendungen: Außer der korrekten Zeit liefern sie unter anderem jene Signale, mit denen das GPS-System funktioniert. Auch die PTB geht davon aus, dass den optischen Uhren die Zukunft gehört. Derzeit ist die Sekunde international definiert als das 9 192 631 770-Fache einer Schwingung von Cäsium-133-Atomen.