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Atomuhr im Reiskornformat


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Atomuhr im Reiskornformat

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Auch im Handy-Zeitalter schauen viele Menschen regelmäßig aufs Handgelenk. Die Armbanduhr ist nach wie vor ein treuer Begleiter. Dafür, dass sie auch künftig richtig tickt, sorgen Forscher am schweizerischen Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie, CSEM.
“Schweizer Uhren sind bekannt für ihre Präzision. Aber in diesem Zentrum entwickeln Wissenschaftler eine Uhr, die so präzise ist, dass sie nur alle dreitausend Jahre eine Sekunde nachgeht”, sagt euronews-Reporter Claudio Rocco.

Atomuhren sind die Spezialität des Hauses, Uhren, deren Zeittakt aus den Strahlungsübergängen der Elektronen freier Atome abgeleitet wird. Da die Strahlungsfrequenz dieser Übergänge konstant ist, sind Atomuhren die bislang genauesten Zeitmesser.
Dieses Modell stammt aus den 90er Jahren und hat die Größe einer Waschmaschine. Das geht inzwischen viel kleiner!

Am Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie, untergebracht in Gebäude der ehemaligen Neuenburger Sternwarte, arbeiten die Forscher an der Miniaturisierung der Anlage auf die Größe eines Zuckerwürfels. Atomuhren im Zwergenformat könnten künftig preisgünstig hergestellt und in akkubetriebenen Endgeräten wie Handys eingesetzt werden.

Steve Lecomte vom CSEM erläutert: “Hier sehen Sie das Herz einer alten Atomuhr. Und auf dem Tisch hier vor Ihnen können Sie die Verkleinerung der Uhren nachvollziehen. Das Herzstück wird immer kleiner und ist heute ungefähr einen Millimeter groß. Hier sieht man den Schaltkreis, der die Miniatomuhr steuert, mit einer Breite von gerade mal zwei Millimetern. Die Miniaturisierung ist wichtig, um Atomuhren in immer mehr tragbare Geräte und Messinstrumente einbauen zu können. Unser Endziel ist, eine Atomuhr zu konzipieren, die so klein ist, dass sie in eine Armbanduhr passt.”

Im Reinraum werden die Atomuhren zusammengebaut. Dafür setzen die Wissenschaftler sogenannte Wafer ein, Siliziumscheiben, die Grundlage für die Herstellung von Mikrochips.
“Hier sehen wir den Prototypen einer Atomuhr”, erklärt Jacques Haesler vom CSEM. “Das hier ist der elektronische Teil, der die Uhr steuert und das hier der physische Teil, auf dessen Rückseite sich die Atomzelle befindet, mit einer Breite von etwa vier Millimetern. Wenn man eine Atomuhr in ein Smartphone mit GPS-Empfänger einbaut, hat man eine Frequenzbasis, die es erlaubt, das Gerät schneller mit Geo-Satelliten zu synchronisieren, dies ermöglicht ein effizientere Geolokalisierung.”

Was geschieht, wenn eine ganz normale Armbanduhr mit einer Atomuhr ausgestattet wird?

“Heutzutage müssen Sie Ihre Armbanduhr regelmäßig nachstellen, sagen wir einmal am Tag oder einmal pro Woche”, sagt Jacques Haesler. “Mit einer eingebauten Atomuhr müssen Sie das rein theoretisch nur alle 3000 Jahre tun, falls die Batterie Ihrer Uhr 3000 Jahre durchhält.”

Die allerneusten Atomuhren sind noch viel genauer und hinken angeblich erst nach einer Milliarde Jahren eine Sekunde hinterher.

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