Physiker des National Institute of Standarts and Technology (NIST) in Colorado haben eine Atomuhr entwickelt, die als Zeitstandard optische Lichtwellen nutzt. Als Strahlenquelle benutzen sie ein gefangenes Quecksilberion. Dessen Strahlung hat eine besonders stabile Frequenz. Die Arbeit der Forscher ist in dem Fachblatt Science abgedruckt.
Der Zeitstandard des Teams um Scott Diddams beruht auf der Strahlung eines Quecksilberions, das in einer Ionenfalle gefangen ist. Das Spektrum dieses Ions weist einen Strahlungsübergang im optischen Bereich auf, dessen Frequenz extrem stabil ist. Die Frequenzungenauigkeit beträgt ungefähr einen Teil in 1.000.000.000.000.000 Hz pro Sekunde. Diese Ungenauigkeit ist viel kleiner als in den bis dato besten Atomuhren, die auf Mikrowellenstrahlung beruhen.
Da das Zählen von optischen Schwingungszyklen schwieriger ist als das von niederfrequenten Schwingungen, setzen Atomuhren meistens Strahlungsübergänge von Cäsiumatomen im Mikrowellenbereich ein. Allerdings weisen Mikrowellenübergänge eine höhere Frequenzinstabilität als optische Übergänge auf, was die Zeitmessung macht. Die Forscher aus Colorado benutzten Laserpulse von nur wenigen Femtosekunden Dauer, um die Schwingungsperioden des optischen Übergangs zu zählen. Dies erlaubte ihnen den Bau der bisher genauesten Atomuhr der Welt.
Stefan Maier
