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Die Atomzeit

 

Die Atomzeit basiert auf der SI-Sekunde, auch Atomsekunde genannt. Der Name bezieht sich auf den Zeittakt, der sich aus der Frequenz von Elektronen freier Atome ableitet. Es wird eine Eigenschaft von Cäsium-Atomen genutzt, die mit Mikrowellen bestrahlt werden. Haben diese dann eine bestimmte Frequenz, verändert sich der Energiezustand des Cäsium-Atoms. Mit dieser Frequenz wurde die Atomzeit definiert.

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Die internationale Atomzeit

Da die daraus ermittelte Zeit die genaueste weltweit ist, nennt man Atomuhren auch primäre Uhren. Die Erdrotation und die Umlaufzeit unterliegen geringfügigen Schwankungen, die gerade noch messbar sind. Die Erdrotation wird zusätzlich durch die Gezeiten Ebbe und Flut beeinflusst und die Atomzeit und die Sonnenzeit laufen nicht synchron. So gilt die koordinierte Weltzeit, die mit der Sonnenzeit synchronisiert wird. Die Schwankungen werden durch die Schaltsekunde aufgefangen, die ca. alle 1,5 bis 2 Jahre eingefügt wird, damit unsere Definitionen von einem Tag oder einem Jahr nicht voneinander abweichen. In Paris im Bureau International des Poids et Mesures werden die Daten von 60 verschiedenen, auf der ganzen Welt verteilten Zeitinstituten mit ca. 260 Atomuhren ausgewertet und so kann die internationale Atomzeit (TAI) festgelegt werden. Das Zeitgesetz von 1978 legt für amtlichen und geschäftlichen Verkehr die Mitteleuropäische Zeit (MEZ) fest. Für Deutschland ist die Physikalisch-Technische-Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig zuständig. Mehrere Cäsium Atomuhren werden dort betrieben, durch die die gesetzliche Zeit in Deutschland bestimmt, übermittelt und synchronisiert wird.

Die Atomzeit in Deutschland

Die Atomzeit in Deutschland basiert auf der in Braunschweig abgerufenen Zeit. Diese Uhrzeit der PTB ist sekundengenau bis auf unglaubliche 15 Stellen hinter dem Komma. Für die Zeitmessung ist ein Taktgeber notwendig wie z. B. bei einer Räderuhr das Pendel. Bei einer Atomuhr geschieht dies durch die Strahlungsübergänge der Atome. Das Vielfache solcher Übergänge entspricht 1 Sekunde und dient als Taktgeber. Atomuhren können das Funksignal der Cäsium Atome empfangen und an die selbst erzeugte Frequenz anpassen. Für Deutschland liefert Braunschweig den Sekundentakt für die Atomzeit. Dieses Signal wird an einen Turm in Mainflingen bei Frankfurt gesendet, das von jeder Funkuhr empfangen werden kann und immer wieder angeglichen wird. Unsere Bahnhofsuhren sind der Zeit immer ein wenig voraus. Am Ende jeder Runde warten sie einen Moment auf das Signal der Atomuhr aus Braunschweig. Die Atomzeit ist derzeit das präziseste Messinstrument. Die Abweichung beträgt etwa 1 Sekunde in 3 Millionen Jahren. Damit verglichen weicht die einer herkömmlichen Quarzuhr ca. mehrere Sekunden im Monat ab.

Für PCs gibt es eine Software, mit der die Systemuhrzeit der Atomzeit angeglichen wird. Die Atomzeit bestimmt unseren gesamten Alltag wie z. B. die Zeitumstellung, die Steuerung von Ampeln, den gesamten Börsenhandel. Auch für die Forschung reicht die Zeitskala der Sekunden schon lange nicht mehr aus. Jährlich werden weltweit etwa 200 Cäsium U

 
 
 
 

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