Neuer zeitwächter: chinesische forscher schaffen präzisesten sekundenzeiger aller zeiten
Eine bahnbrechende Entwicklung aus china könnte die Definition der Zeit verändern. Wissenschaftler der Universität für Wissenschaft und Technologie (USTC) haben einen Zeiger entwickelt, der mit einer bisher unerreichten Genauigkeit die Zeit misst – eine Leistung, die potenziell die Grundlage für eine Neudefinition der Sekunde legen könnte.
Neue präzision: 19 dezimalstellen und eine lebensdauer von 30 milliarden jahren
Das Team erreichte eine unglaubliche Genauigkeit von 19 Dezimalstellen. Das bedeutet, dass der neue optische Atomuhr-Prototyp theoretisch 30 Milliarden Jahre lang ohne einen einzigen Sekundenfehler funktionieren könnte. Diese Leistung übertrifft die bisherigen Messungen bei weitem.
Die Technologie basiert auf strontiumbasierten optischen Atomuhren, die als die fortschrittlichste Methode zur extremen Zeitmessung gelten. Dabei werden Atome in einem Lasernetz gefangen. Die natürlichen Schwingungen dieser Atome dienen als Referenz, ähnlich dem Ticken einer Uhr, jedoch mit einer enorm höheren Frequenz.
Derzeit basiert die Definition der Sekunde auf der Frequenz der Übergänge des Cesium-133-Atoms. Diese Methode ist seit 1967 der internationale Standard. Allerdings ermöglichen optische Uhren eine Präzision, die diese Methode bei Weitem übertrifft. Die wissenschaftliche Gemeinschaft prüft seit Jahren, ob eine Anpassung der Definition der Sekunde notwendig ist. Die chinesische Entwicklung ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung.
Diese Ultrapräzision ist nicht nur eine akademische Übung. Sie hat direkte Auswirkungen auf Technologien wie Satellitennavigation. Je genauer die Zeitmessung, desto präziser die Positionsbestimmung.
Außerdem ermöglicht die Technologie das Studium winziger Veränderungen im Gravitationsfeld unseres Planeten. Die allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass die Gravitation die Zeit beeinflusst, und fortschrittliche Instrumente können diese subtilen Unterschiede bereits messen. Die neuen Uhren könnten dazu beitragen, fundamentale physikalische Theorien zu testen, beispielsweise Eigenschaften des Universums oder Signale aus dunkler Materie zu erfassen.
Die Geschichte der Messung zeigt, dass Maßeinheiten sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt haben. Der Meter, der Kilogramm – und nun die Sekunde – wurden bereits mehrfach neu definiert. Der chinesische Zeiger ist somit nicht nur ein neuer Rekord, sondern demonstriert die ständige Verfeinerung unserer Fähigkeit, die Zeit zu erfassen. Sollte sich diese Technologie weiterentwickeln und andere Labore ähnliche Ergebnisse erzielen, könnte die Sekunde in Zukunft durch optische Uhren definiert werden. Ein Wechsel, den die meisten Menschen kaum wahrnehmen werden, der aber die Wissenschaft und zahlreiche Technologien, die auf präziser Zeitmessung beruhen, grundlegend beeinflussen wird. Die Entwicklung ist ein Beweis dafür, dass unsere Vorstellungskraft die Grenzen des Möglichen ständig neu definiert.