„Stellen Sie sich eine Armbanduhr vor, die keine Sekunde verlieren würde, selbst wenn sie Milliarden von Jahren läuft.“ Diese fesselnde Vision, ausgedrückt vom Physiker Jun Ye, fasst die bahnbrechenden Fortschritte in der Zeitmessung zusammen.
In einer gemeinsamen Anstrengung, an der Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, das Vereinigte Königreich und Japan beteiligt sind, haben Wissenschaftler bedeutende Fortschritte bei der Neudefinition der Sekunde, der Grundeinheit der Zeit, erzielt. Dieses internationale Ziel könnte innerhalb dieses Jahrzehnts erreicht werden. Die Forschung umfasste die gleichzeitige Analyse von zehn optischen Uhren über 45 Tage.
Optische Uhren, die bis zu 100-mal genauer sind als der aktuelle Standard, die Cäsiumuhren, stehen im Mittelpunkt dieser Bemühungen. Das Experiment, das im Rahmen des europäischen ROCIT-Projekts durchgeführt wurde, nutzte eine Kombination aus Glasfaserkabeln und Satellitenverbindungen, ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal zu früheren Studien. Dieser Ansatz lieferte wichtige Informationen darüber, was noch getan werden muss, damit optische Uhren die Zuverlässigkeit erreichen, die für den Einsatz in internationalen Zeitskalen erforderlich ist.
Die Infrastruktur verband verschiedene Labore über Tausende von Kilometern in Europa. Insgesamt wurden 38 simultane Frequenzverhältnisse ermittelt, von denen vier beispiellos waren. Die anderen wurden mit einem höheren Präzisionsgrad gemessen als zuvor. Dieser Präzisionssprung könnte die Art und Weise, wie wir Zeit messen, revolutionieren, mit Auswirkungen, die von der Meteorologie bis zu Studien der fundamentalen Physik des Universums reichen.
Die Einführung dieser Geräte könnte nicht nur der globalen Synchronisierung von Systemen zugute kommen, sondern auch präzisere Tests der Relativitätstheorie und Untersuchungen von Phänomenen wie dunkler Materie ermöglichen. Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist optimistisch hinsichtlich dieser Fortschritte.
Unterdessen werden auch andere vielversprechende Technologien entwickelt. Dazu gehören Kernuhren, die die Schwingung nicht eines gesamten Atoms, sondern eines Atomkerns messen. Laut dem US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) befindet sich ein Prototyp dieser Art von Uhr in einem fortgeschrittenen Stadium. Diese Forschung bringt uns diesem Präzisionsniveau näher.