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Millionenförderung für Uhrenprojekt

Der Weg zur Thorium-Kernuhr

Für die Entwicklung einer völlig neuen Atomuhr haben PTB-Forscher zusammen mit internationalen Kollegen einen prestigeträchtigen Synergy Grant des europäischen Forschungsrates ERC eingeworben.

Bei bisherigen Atomuhren „tickt“ sozusagen die Atomhülle, bei der Thoriumuhr dagegen der Atomkern. (Ticken meint, dass man periodische Vorgänge, konkret die regelmäßige Abfolge von Tal und Berg von Mikrowellen- oder optischer Strahlung, zur Anregung von Elektronen bzw. des Kerns in den Atomen einer solchen Uhr nutzt.) Weil im Atomkern die Protonen und Neutronen wesentlich dichter gepackt und fester gebunden sind als die Elektronen in der Außenhülle, verspricht eine Kernuhr eine deutlich höhere Genauigkeit als bisherige Atomuhren.

„Sie ist aber genau deswegen auch deutlich komplizierter zu realisieren,“ erläutert Dr. Ekkehard Peik, Physiker und Fachbereichsleiter an der PTB. Zusammen mit seinem Kollegen Dr. Christian Tamm hat er schon vor mehr als einem Jahrzehnt das Konzept für eine Thoriumuhr entwickelt.

Thorium-229 besitzt als einzig bekanntes Atom einen isomeren Kernzustand, den man mit Lasertechnik, wie sie ähnlich auch bei heutigen Atomuhren genutzt wird, anregen kann. Aus dem Konzept wurde die intensive Forschungsarbeit verschiedenster Wissenschaftlergruppen weltweit. Auch durch die enge Kooperation verschiedener Institutionen ist die Thoriumuhr Schritt für Schritt näher gerückt.

„Wenn alles gut läuft, werden wir in sechs Jahren schon zwei unterschiedliche Versionen von Kernuhren haben“, hofft Peik. Allerdings sei dazu noch viel Grundlagenarbeit zu leisten. Aber die kostet Geld, und die 13,7 Millionen der EU schaffen die perfekten Bedingungen dafür. Damit können – auch noch über das Ziel einer neuen Uhr hinaus – neue grundlegende Einblicke in die Struktur des Thorium-229-Atomkerns gewonnen werden. „Potenziell erhalten wir damit auch einen Zugang zu offenen Fragen aus der Physik – etwa, wie sich die Quantengravitation oder die Dunkle Materie auf präzise Vergleiche zwischen unterschiedlichen Atomuhren auswirken“, sagt Atomuhrexperte Peik.

Im Rahmen des ERC Synergy Grant werden über sechs Jahre hinweg Peik und die anderen sogenannten Principal Investigators des Projektes gefördert: Professor Thorsten Schumm von der Technischen Universität Wien, der auch der Sprecher des Projektes ist, Dr. Peter Thirolf von der Ludwig-Maximilians-Universität München und Prof. Marianna Safranova von der University of Delaware in den USA. Beteiligt sind zudem Forscherinnen und Forscher am Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg und am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen.

Mehr Informationen zum PTB:

Kontakt  Herstellerinfo 
Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB
Bundesallee 100
38116 Braunschweig
Tel.: (0531) 592-0
E-Mail: info@ptb.de
www.ptb.de

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