Am Kernforschungszentrum Cern in Genf ist ein entscheidender Schritt in Richtung einer Uhr mit bisher unerreichter Genauigkeit gelungen. Forschende konnten zum ersten Mal eine dafür wichtige Messung durchführen, wie die am Experiment beteiligte Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) am Donnerstag mitteilte.
Je schneller der Taktgeber einer Uhr tickt, desto genauer kann sie die Zeit messen. Seit über 50 Jahren dienen die Übergänge von zwei Energiezuständen in Elektronen als genaueste Taktgeber.
In Atomuhren werden die Elektronen mit dem Einstrahlen einer sehr exakt definierten Frequenz dazu gebracht, von einem Zustand in den anderen zu hüpfen. Atomuhren sind damit so genau, dass sie in 30 Millionen Jahren eine Abweichung von nicht einmal einer Sekunde aufweisen. Zum Vergleich: Das Universum entstand vor ungefähr 14 Milliarden Jahren.
Es ginge aber noch viel exakter – mit einer Uhr, die nicht die Zustände der Elektronen, sondern die des Atomkerns als Taktgeber nutzt, wie die Autorinnen und Autoren in der Studie schreiben.
Das Element Thorium sei dafür besonders geeignet, hiess es von der LMU. Das, weil die Kerne des Thorium-Isotops 229 offenbar energetische Zustände einnehmen können, die sehr nahe beisammen liegen.
Nun gelang dem internationalen Forschungsteam aber der nächste Schritt: Sie konnten am Cern das Licht messen, das der Thorium-Atomkern emittiert, wenn er von einem angeregten Zustand zum Grundzustand übergeht. Die Ergebnisse wurden am Mittwoch im Fachblatt «Nature» veröffentlicht.
Das sei eine wichtige Grundvoraussetzung für den Bau einer echten Atomkern-Uhr. Denn das Licht, dass der Atomkern aussendet, entspricht der Frequenz, in der Thorium-229 «tickt». Nur dann könne man Laser entwickeln, die genau diese Frequenz anregen.
Noch gibt es laut LMU aber diverse Hürden, bis tatsächlich eine Atomkernuhr gebaut werden kann. Trotzdem vermuten die Forscherinnen und Forscher, dass es bereits in weniger als zehn Jahren erste Prototypen geben könnte. (saw/sda)
