Atomuhren
Atomuhren sind auch heute noch die Referenzuhren der Welt und dienen der genauen Zeitvorgabe für alle anderen Uhren.
Zur Funktionalität dieser Uhren hier eine kurze aber sehr physikalische Erklärung:
Um eine Atomuhr zu betreiben, wird die Eigenschaft und Energie von Atomen ausgenutzt. Beim Übergang zwischen zwei Energiezuständen werden elektromagnetische Wellen mit einer charakteristischen Schwingungsfrequenz fo abgestrahlt. Der Wert von fo ergibt sich aus der Energiedifferenz beider Zustände, geteilt durch die Planck-Konstante.
Diese Zeitanzeige einer klassischen Referenzuhr wird dauerhaft und ständig mit dem Taktgeber verglichen, der wiederum die exakte Zeit anpasst. Atomuhren sind die Primäruhren unserer Gesellschaft und die genauesten Uhren die es gibt.
Mehr als 260 Atomuhren an über 60 weltweiten Instituten dienen als Messstationen für das Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) in Paris um die Internationale Atomzeit (TAI) als Referenzzeit festzulegen.
Die Erfindung der Atomuhr
Der US-amerikanischen Physiker Isidor Isaac Rabi von der Columbia University hat als Entwickler der Atomuhr 1944 den Nobelpreis für Physik erhalten. Ein weiterer Atomuhren – Nobelpreis wurde 1989 an den amerikanischen Physiker Norman Ramsey für die Optimierung der Messtechnik bei atomaren Energieübergängen verliehen.
Heute findet man eine Atomuhr z.B. in der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt in Braunschweig (PTB). Diese kontrolliert auch den deutschen Zeitzeichensender in Mainflingen bei Frankfurt, welcher neben anderen Aufgaben alle handelsüblichen Funkuhren steuert.
Immer wieder stellen die Menschen sich die Frage, was sind Sekunden und wie werden sie gemessen?
In einer Atomuhr werden Caesium-Atome unter Zuhilfenahme elektromagnetischer Strahlung dazu gebracht, von einem Energiezustand in ein anderen zu wechseln. Dieser Übergang funktioniert nur bei einer ganz bestimmten Periodendauer dieser Strahlung besonders gut. Durch das Zählen der richtigen Anzahl von Perioden erhält man die exakte Sekunde.
Die primäre Atomuhr CS2 der PTB weicht in einem Jahr nur um eine millionstel Sekunde von der „idealen“ Sekunde ab. Aus den einzelnen Sekunden fügt sich die Zeitskala zusammen. Die Zeit, die in der PTB realisiert wird, heißt Koordinierte Weltzeit (Coordinated Universal Time) mit dem Zusatz PTB: UTC(PTB). UTC(PTB) plus eine Stunde ist die Mitteleuropäische Zeit (MEZ), UTC(PTB) plus zwei Stunden die Mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ).
