Atomuhr

Atomuhr

Die Atomuhr ist eine Uhr, deren Zeitverhalten sich aus der charakteristischen Frequenz der Strahlungsübergänge von Elektronen freier Atome ableitet. Die Atomuhren sind die genauesten Uhren der Welt. Genaue Zeit und alle Informationen über die Hauptuhr Bei der Atomuhr handelt es sich um eine so genannte Primäruhr. Das heißt, sie hat die genaueste Zeitanzeige aller Zeitmesser. Bei normalen Uhrwerken beträgt die progressiv stetige Zeitabweichung ca.

eine Stunde pro Tag. Die heutigen Fassungen haben dagegen nur eine Zeitabweichung von einer einzigen Minute in einer Jahrmillionen. Zu Beginn des Jahres 2012 schufen US-Forscher gar eine Atomuhr, die eine Zeitabweichung von einer Sekunde bis zu 140 Billionen Jahren erreichen wird.

So sind die Atombatterien die Orientierungswerte für alle Taktgeber der Erde, seien es Radiowecker, Fernsehzeitanzeigen oder Steuergeräte der Wirtschaft. Die meisten dieser Zeitmesser werden jedoch nur stundengenau fortgeschrieben, was zu geringfügigen Schwankungen führen kann. Eine Atomuhr ist genauso konstruiert wie jede andere Uhr der Erde.

Aber statt eines Schwingpendels oder einer Waage sind die Uhren Cäsiumatome. Zuerst werden die Cäsiumatome in einer backofenähnlichen Zelle eingedampft und zu einem atomaren Strahl zusammengefasst. Dadurch gelangen die Cäsiumatome in einen von zwei verschiedenen Zustandsformen, die sie auch ohne äußere Einflüsse nicht verändern. Dann stößt der Elektronenstrahl auf ein magnetisches Feld, das die einzelnen Teilchen nach ihrem jeweiligen Aggregatzustand trennt, so dass der Elektronenstrahl nur den angestrebten Aggregatzustand hat.

Ausgangslage: Keine Mikrowellenbestrahlung im Hohlraumresonator; kein Atommodell hat seinen Status verändert. Als nächstes müssen die "gereinigten" Strahlenatome ihren Status verändern, damit diese Veränderungen zählen können. Dies erfordert den Einfluss von Mikrowelle. Die Mikrowellen-Strahlung hat eine freie Wahl der Frequenzen, die sogar in den so genannten Hohlraumresonator eingespeist werden können.

Dies ist die häufigste Art, den Status der Cäsiumatome zu verändern. Aufgrund der Mikrowellenbestrahlung verändern die Cäsiumatome ihren Status und werden vom Counter detektiert. Zur Bestimmung der Häufigkeit der Mikrowellenstrahlung, welche der Häufigkeit entspricht, muss daher auf die Häufigkeit der Zustandsänderung der meisten Cäsiumatome Rücksicht genommen werden. So dass nur die Moleküle mit dem neuen geänderten Status in diesem Counter ankommen (im Diagramm mit oranger Farbe dargestellt), werden die Moleküle mit dem bisherigen ungewünschten Status (blau dargestellt) durch ein zweites magnetisches Feld vom Counter weggeleitet.

Diese Struktur würde vermuten, dass die meisten Atomkerne bei 9.192.631. 770 Hertz ihren Status ändern. Das Gerät bedeutet, dass nach 9.192.631. 770 Oszillationen eine Sek. verstrichen ist. Nach der Erforschung der Magnetresonanzmethode begann der amerikanische Mathematiker Isidor Rabi 1945 mit dem Entwurf einer Uhr.

Im Gegensatz zu den heutigen Atomuhren benutzte die Uhr Ammoniakmoleküle als Schwingungsquelle anstelle von Cäsiumatomen. Deshalb wurden bei der weiteren Entwicklung der Atomuhr 1952 zum ersten Mal Cäsiumatome eingesetzt. Die beispiellose Präzision war auch der Anlass dafür, dass diese Primäruhren die Dauer von einer Sekunde weltweit definierten.

Der zweite ist 9.192.631. 770 mal die Periode der Bestrahlung, die dem übergang zwischen den beiden hyperfeinen Strukturebenen des Grundzustandes der Atome des Nuklid 133Cs entspricht. "Diese festgelegte zweite wird atomare Sekunden und die durch die atomare Sekunden bestimmte Zeit wird atomare Zeit bezeichnet. 1969 wurde die Atomuhr LS1 bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig (kurz: PTB) in Dienst gestellt.