Quelltext der Seite Atomuhr

[[File:Atomuhr-CS2.jpg|thumb|Braunschweig PTB-Atomuhr CS2]]
[[File:Braunschweig PTB-Atomuhr CS 4 (2012).jpg|thumb|Braunschweig PTB-Atomuhr CS 4 (2012)]]
[[Datei:Zentraleinheit einer Atomuhr in einer Glasröhre. Ehemals aus der PTB in Braunschweig.jpg|thumb|Zentraleinheit einer Atomuhr in einer Glasröhre. Ehemals aus der PTB in Braunschweig]]
'''Atomuhr'''

Eine Atomuhr ist eine Uhr, deren Zeittakt (meist ein Mikrowellensignal) mit atomaren Schwingungszuständen abgeglichen wird.
Da die Frequenz solcher Schwingungen konstant ist und sehr genau bestimmt werden kann, sind Atomuhren die bislang genauesten gebauten Uhren.

Atomuhren dienen neben der exakten Zeitmessung von Abläufen auch der genauen Zeitbestimmung und der Koordinierung zwischen verschiedenen Zeitsystemen und -skalen. So entsteht etwa durch Abgleich der [[International bestimmte Atomzeit (TAI)|international bestimmten Atomzeit (TAI)]] mit der [[Astronomische Zeit (UT1)|astronomischen Zeit (UT1)]] die [[Koordinierte Weltzeit (UTC)]].

Aus den Messwerten von über 260 Atomuhren an über 60 weltweit verteilten Instituten legt das [[Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)]] in Paris (Frankreich) die [[Internationale Atomzeit (TA)]] als Referenzzeit fest.

Das Zeitsignal für die Bundesrepublik Deutschland wird mittels einer Caesium-Atomuhr in der [[Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)|Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)]] in Braunschweig erzeugt. Das Signal wird über den Langwellensender Mainflingen (In der Nähe von Frankfurt am Main) mit einem Radius von etwa 1.500 km gesendet. Die Ganggenauigkeit beträgt 1 [[Sekunde]] Abweichung in einer Million Jahren.

== Geschichte und Entwicklungen ==
[[Datei:Atomic Clock-Louis Essen.jpg|miniatur|Louis Essen und J. V. L. Parry zeigen die Caesiumuhr]]
Aufbauend auf seine in den 1930er Jahren durchgeführten Untersuchungen zu [[Kernspinresonanzspektroskopie|Magnetresonanzverfahren]], regte 1945 der US-amerikanische Physiker [[Isidor Isaac Rabi]] den Bau einer Atomuhr an. Die erste Atomuhr wurde 1946 von [[Willard Frank Libby]] vorgestellt, eine weitere wurde 1949 im [[National Institute of Standards and Technology|National Bureau of Standards (NBS)]] in den Vereinigten Staaten unter Verwendung von [[Ammoniak]]-Molekülen als Schwingungsquelle von [[Harold Lyons]] konstruiert. Da sie aber noch nicht den erhofften Genauigkeitsgewinn erbrachte, wurde die Uhr drei Jahre später überarbeitet und auf die Verwendung von [[Caesium]]atomen umgerüstet.<ref>[http://tf.nist.gov/cesium/atomichistory.htm |A Brief History of Atomic Clocks at NIST]</ref> Sie erhielt den Namen ''NBS-1''.

1955 folgte dann eine noch genauere Caesiumuhr vom Physiker [[Louis Essen]] und J. V. L. Parry am [[National Physical Laboratory]] in Großbritannien.

Aufgrund der hervorragenden Gangergebnisse dieser Uhren wurde die ''Atomzeit'' als internationaler Standard für die Sekunde definiert. Seit Oktober 1967 beträgt die Zeitdauer einer [[Sekunde]] im [[Internationales Einheitensystem|internationalen Einheitensystem]] per Definition ''[…] das 9.192.631.770fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden [[Hyperfeinstruktur]]niveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids <sup>133</sup>Cs entsprechenden Strahlung''.<ref>[http://www.ptb.de/de/org/4/44/441/info1.htm#Sekunde |Die Geschichte der Zeiteinheit - Die Sekundendefinition von 1967]</ref>

Im Laufe der Jahre wurde die Genauigkeit der Atomuhren immer wieder verbessert. Bis Ende der 1990er Jahre wurde eine [[Variationskoeffizient|relative Standardabweichung]] zur ''idealen'' SI-Sekunde von etwa 5·10<sup>−15</sup> erreicht<ref name="NIST_atomichistory" />, Anfang 2015 bereits 5·10<sup>−18</sup>.<ref>{{Literatur|Autor= T.L. Nicholson, S.L. Campbell, R.B. Hutson,	G.E. Marti, B.J. Bloom,	R.L. McNally, W. Zhang,	M.D. Barrett, M.S. Safronova, G.F. Strouse, W.L. Tew, J. Ye|Titel=Systematic evaluation of an atomic clock at 2 × 10−18 total uncertainty|Sammelwerk=Nature Communications|Band=Bd. 6|Nummer= 21 April 2015|Jahr=2015|DOI=10.1038/ncomms7896}}</ref>

=== Hochpräzise Atomuhren ===
[[Caesium]], [[Rubidium]], [[Wasserstoff]] und neuerdings [[Strontium]] sind die gängigsten Atome, mit denen Atomuhren betrieben werden. Die Tabelle stellt ihre Eigenschaften gegenüber. Zum Vergleich sind die Werte für einen beheizten Schwingquarz, den sogenannten [[Quarzofen]] (OCXO), sowie Ammoniak mit aufgenommen.

== Weiterführende Informationen ==
*[[:Kategorie:Bildgalerie Uhrenmodelle Atomuhr|Bildgalerie Uhrenmodelle Atomuhr]]
*[[:Kategorie:Bildgalerie Archiv Atomuhr|Bildgalerie Archiv Atomuhr]]

==Quellen==
<references/>

== Weblinks ==

*[http://www.ptb.de/de/wegweiser/infoszurzeit/fragen/03.html Wie funktioniert eine Atomuhr?]
*[http://www.radiophil.com/uhren/atomuhr/atomuhr.htm Selbstbau einer Atomuhr]

== Literatur ==
*[[Das große Uhrenlexikon]]; Autor: [[Fritz von Osterhausen]]; ISBN 3898804305

[[Kategorie:Fachbegriffe]]

[[de:Atomuhr]]
[[ru:Атомные часы]]