Nachricht

Im Rahmen des JST-Mirai-Programms haben Forscher der Universität Tokio und des RIKEN in Zusammenarbeit mit der Shimadzu Corporation und JEOL Limited eine kompakte und robuste optische Gitteruhr mit hoher Präzision entwickelt. Optische Gitteruhren nutzen den optischen Übergang von Atomen in stehenden Lichtwellen und bieten eine um Hunderte Male geringere Zeitgenauigkeit als Cäsium-Atomuhren, die derzeit die SI-Sekunde definieren. Die Präzision einer optischen Gitteruhr entspricht einer Abweichung von nur einer Sekunde in zehn Milliarden Jahren und macht sie damit zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Neudefinition der SI-Sekunde.
Diese neu entwickelte optische Gitteruhr hat ein Volumen von 250 Litern und ist damit etwa ein Viertel so groß wie ein zuvor vom selben Team entwickeltes transportables Modell. Die Miniaturisierung wurde durch die Integration der Shim-Spulen in die Vakuumkammer des Physikmoduls und die dichte Integration von Lasern und Steuerelektronik erreicht. Laser und Steuerungssysteme sind so ausgelegt, dass sie Temperaturschwankungen, Vibrationen und Langzeitbeanspruchung standhalten und somit einen zuverlässigen Betrieb in unterschiedlichsten Umgebungen gewährleisten.
Diese kompakte und robuste optische Gitteruhr dürfte über die traditionelle Zeitmessung hinaus Anwendung finden, beispielsweise in der fortgeschrittenen wissenschaftlichen Forschung und in praktischen Anwendungen wie der relativistischen Geodäsie.

Es wurde eine kompakte optische Gitteruhr mit einem Volumen von 250 Litern entwickelt. Das System umfasst ein Physikmodul zur Spektroskopie des Uhrenübergangs in einer Vakuumkammer, Laser zur Atommanipulation, ein Steuerungssystem für den Uhrenbetrieb sowie einen optischen Resonator, der als Frequenzreferenz für die Laser dient. Lasergekühlte Atome werden im optischen Gitter gefangen, und die Uhrenübergangsfrequenz wird in einer Tieftemperatur-Schwarzkörperstrahlungsabschirmung hochpräzise gemessen.