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Gesucht: Die beste Atomuhr der Welt
Forscher der Leibniz-Uni arbeitet mit Laser / Eine Million Euro Forschungsgeld
Quelle: HAZ, 28.05.2009
Piet Oliver Schmidt hat sich viel vorgenommen. Der frisch berufene Professor für experimentelle Quantenmetrologie im hannoverschen Exzellenzcluster Quest will die beste Atomuhr der Welt entwickeln. Seine Werkstatt: die Räume des neugegründeten Quest-Instituts an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig, wo er an den Grundlagen von Zeit und Raum forscht. Seine Materialien: präzises Laserlicht und ein einzelnes Aluminium-ion. Sein Vorgehen: Schmidt beschießt das Ion mit dem Laser, sodass dieser zu „ticken“ beginnt wie eine Uhr.
Das Quest-Institut ist ein Kooperationsprojekt von sechs Fachinstituten der Leibniz-Uni Hannover, dem Laserzentrum Hannover, dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover, dem GEO600-Gravitationswellendetektor in Ruthe sowie der PTB und dem Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation in Bremen. Finanziert wird es in den ersten fünf Jahren mit mehr als einer Million Euro aus dem Quest-Forschungsetat der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Dann soll die neue Professur vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie sowie der PTB übernommen werden. Mit dem Leibniz-Uni-Forscher Piet Oliver Schmidt konnte ein Experte gewonnen werden, der bereits im amerikanischen Boulder und in Innsbruck an Atomuhren gearbeitet hat. Benötigt werden diese Uhren für fundamentale Fragestellungen in der Physik, aber auch für ultragenaue Messinstrumente vor allem bei der Erderkundung. „Wir wollen mit einer mobilen Atomuhr die Dicke der Eisschicht in Grönland, die Lage unterirdischer Vulkane und die Tiefe der Gräben unter dem Ozean vermessen können“, erklärt Schmidt. Bislang liegt die Unsicherheit in diesem Bereich noch bei 30 bis 50 Zentimetern. Der Quest-Forscher will jedoch Messgeräte entwickeln, die die Erdoberfläche bis auf einen Zentimeter genau darstellen können.
Die Basis dafür ist die von Schmidt angestrebte Atomuhr, deren Ungenauigkeit nur den Bruchteil einer Sekunde betragen soll – noch weniger als die bisherigen Cäsium-Fontänenuhren der PTB. „Das wollen wir noch verbessern“, sagt er. Dazu lässt Schmidt ein Aluminium-ion im luftleeren Raum schweben und beschießt dieses mit einem Laserstrahl aus gebündelten Energiepaketen, den Lichtquanten. Dabei soll jedes auftreffende Lichtquant den Energiezustand des Aluminiums verändern. „Funktioniert das, tickt der Laser mit seinen Lichtquanten wie eine Uhr – nur viel exakter“, erläutert der Physiker.
Mit einem Laser will der Quest-Forscher Piet Oliver Schmidt die exakte Uhr bauen.
Das Quest-Institut ist ein Kooperationsprojekt von sechs Fachinstituten der Leibniz-Uni Hannover, dem Laserzentrum Hannover, dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover, dem GEO600-Gravitationswellendetektor in Ruthe sowie der PTB und dem Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation in Bremen. Finanziert wird es in den ersten fünf Jahren mit mehr als einer Million Euro aus dem Quest-Forschungsetat der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Dann soll die neue Professur vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie sowie der PTB übernommen werden. Mit dem Leibniz-Uni-Forscher Piet Oliver Schmidt konnte ein Experte gewonnen werden, der bereits im amerikanischen Boulder und in Innsbruck an Atomuhren gearbeitet hat. Benötigt werden diese Uhren für fundamentale Fragestellungen in der Physik, aber auch für ultragenaue Messinstrumente vor allem bei der Erderkundung. „Wir wollen mit einer mobilen Atomuhr die Dicke der Eisschicht in Grönland, die Lage unterirdischer Vulkane und die Tiefe der Gräben unter dem Ozean vermessen können“, erklärt Schmidt. Bislang liegt die Unsicherheit in diesem Bereich noch bei 30 bis 50 Zentimetern. Der Quest-Forscher will jedoch Messgeräte entwickeln, die die Erdoberfläche bis auf einen Zentimeter genau darstellen können.
Die Basis dafür ist die von Schmidt angestrebte Atomuhr, deren Ungenauigkeit nur den Bruchteil einer Sekunde betragen soll – noch weniger als die bisherigen Cäsium-Fontänenuhren der PTB. „Das wollen wir noch verbessern“, sagt er. Dazu lässt Schmidt ein Aluminium-ion im luftleeren Raum schweben und beschießt dieses mit einem Laserstrahl aus gebündelten Energiepaketen, den Lichtquanten. Dabei soll jedes auftreffende Lichtquant den Energiezustand des Aluminiums verändern. „Funktioniert das, tickt der Laser mit seinen Lichtquanten wie eine Uhr – nur viel exakter“, erläutert der Physiker.
Mit einem Laser will der Quest-Forscher Piet Oliver Schmidt die exakte Uhr bauen.