Wie funktioniert die Atomuhr?

von Karo 08. Juli 2016

Die Atomuhr besitzt die genaueste Zeitangabe, ist damit eine sogenannte primäre Uhr und der Taktgeber vieler anderer Uhren auf der Welt. Bahnhofsuhren sind der Zeit beispielsweise immer etwas voraus. Ist euch das auch schon aufgefallen, dass Bahnhofsuhren immer irgendwie wirken, als seien sie aus dem Takt? Die Zeiger warten am Ende einer jeden Runde um das Zifferblatt, für einen kleinen Moment auf das Signal der Atomuhr und springen dann gleich zwei Sekunden weiter. Eine signalsendende Atomuhr steht bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig, welche vom Staat beauftragt ist, die deutsche Zeit zu verwalten und zu verbreiten. Doch wie funktioniert das Ganze überhaupt? Die Atomuhr ist im Prinzip genau wie jede andere Uhr aufgebaut, denn sie besitzt einen Taktgeber und ein Zählwerk, das die Taktimpulse zählt und ihre Anzahl zur Anzeige bringt. Das besondere an einer Atomuhr ist jedoch, dass nicht wie üblich ein Pendel den Takt angibt, sondern einzelne freie Atome dafür zuständig sind. Genauer gesagt Cäsium-Atome. Und hier fängt nun die Physik an. Das Cäsium wird in einem Ofen verdampft und magnetisch in einem Strahl gebündelt. Es werden nur Atome eines niedrigen energetischen Zustands in den sogenannten Hohlraumresonator gelassen. Hier werden die Atome mit einem Mikrowellenfeld bestrahlt und dazu animiert, ihren Grundzustand zu wechseln und in eine Hyperfeinstruktur zu gelangen. Diese Atome werden nun in einer speziellen Kammer aufgefangen. Da die aufgefangene Menge der Cäsium-Atome bei einer bestimmten Frequenz des Mikrowellenfeldes am größten ist, wird die Frequenz gehalten und vom Zählwerk gezählt: wenn 9.192.631.770 Schwingungen gezählt wurden, ist eine Sekunde vorbei. Diese nennt sich auch Atomsekunde. Seit 1967 sind die 9 Milliarden Schwingungen die internationale Definition für eine Sekunde. Die Zeit der Atomuhren wird über Satelliten in alle Teile dieser Welt übertragen. Heutzutage kann man also viel genauer die Uhrzeit ablesen, als es damals mit der Sonnen- oder Wasseruhr der Fall war. Ein Blick auf die Armbanduhr reicht und wir wissen genau wie spät es ist. Fluch oder Segen? Das muss wohl jeder selbst entscheiden, denn manchmal ist es auch einfach mal ratsam, sich nicht ständig nach der Zeit zu richten, sondern sich einfach der normalen inneren Uhr hinzugeben, die wir trotz Fortschritt nicht aus den Augen lassen sollten.

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