Wo ist die genaueste Uhr der Welt?
Die genaueste Uhr der Welt befindet sich in den Vereinigten Staaten. Die Uhr wurde vom National Institute of Standard and Technology zusammen mit der University of Colorado in Boulder gebaut. Die Uhr ist so präzise, dass im gesamten Zeitalter des Universums keine Sekunde verloren geht. Für die meisten Menschen, die nach Tag, Stunde oder Moment leben, ist es möglicherweise sinnlos, die Zeit in kleinere Abschnitte aufzuteilen, um die Genauigkeit zu verbessern. Die Bedeutung der Genauigkeit der Zeit kann jedoch nicht unterschätzt werden, insbesondere in der heutigen Welt, in der GPS-fähige Technologien eine zentrale Rolle in unserem täglichen Leben spielen, einschließlich Reisen und militärischen Anwendungen.
Die Geschichte hinter der Uhr
Unser frühes Verständnis von Zeiteinheiten wie der Sekunde basierte auf einer Technologie, die in den 1940er Jahren entwickelt wurde, und einem darauf folgenden wissenschaftlichen Konsens im Jahr 1967. Eine Sekunde wurde zuvor als 0, 000, 011, 574 eines mittleren Sonnentages beschrieben. Die unregelmäßige Erdrotation hatte jedoch den Effekt, dass die Zeitmessung ungenau wurde. Die heutigen hochpräzisen Uhren basieren auf den Arbeiten von Isidor Rabi, einem Physikprofessor der kolumbianischen Universität, der in den 1930er Jahren die Kernspinresonanztechnik beherrschte. Die Technik untersuchte die Idee, subatomare Teilchen bestimmten Strahlungsfrequenzen auszusetzen, um einen "Sprung" in den Elektronen auszulösen, die normalerweise um den Kern eines Atoms laufen. Die Messung der Bewegungen war genauer als bei der klassischen Zeitmessung. Das National Bureau of Standard baute 1949 die erste Atomuhr. Die Genauigkeit der Atomuhr half den Wissenschaftlern, die Sekunde 1967 als Zeiteinheit neu zu definieren. Die aktuelle Definition einer Sekunde ist die Zeit, die im Verlauf von 9.192.631.770 Bestrahlungszyklen verstrichen ist ein Übergang zwischen den Niveaus von Cäsium 133 Atomen.
Wie die neue Uhr funktioniert
Die neue Uhr optimiert die bisherigen Techniken durch Verwendung von Strontium 87, dessen Atome im Femtosekundenbereich ticken (1 Million Milliarden Mal pro Sekunde). Die Uhr hat Tausende von Strontiumatomen in einem unterkühlten Zustand, die in einem 3D-Gitter angeordnet sind. Die Atome werden mithilfe eines roten Lasers, der auf die Frequenz von Strontium abgestimmt ist, in Schwingung versetzt. Die Vibration wird dann unter Verwendung eines optischen Frequenzkamms gelesen. Die Uhr ist so genau, dass von 10 Trillionen "Ticks" etwa 3, 5 nicht synchron wären.
Anwendungen
In der Vergangenheit wurde festgestellt, dass Atomuhren genau genug sind, um die Auswirkungen der Schwerkraft auf die Zeit zu kalibrieren, indem sie nur einige Zentimeter nach oben und unten bewegt werden. Die neue Uhr hilft dabei, das Phänomen besser zu untersuchen. Genauere Uhren tragen auch wesentlich zur Verbesserung von GPS und anderen zeitabhängigen Technologien bei. Die genauen Uhren könnten auch verwendet werden, um die inneren Schichten der Erde besser zu verstehen und damit das Wetter und die vulkanische Aktivität vorherzusagen. Die immer genaueren Uhren ermöglichen es Wissenschaftlern auch, Einsteins allgemeine Relativitätsbehauptungen zu testen, um die Beziehung zwischen Quantentheorie und Schwerkraft zu bestimmen.
