Mini-Atomuhren für Handys
US-Wissenschaftler haben am National Institute of Standards and Technology [NIST] eine Atomuhr von der Größe eines Reiskorns entwickelt.
Diese soll, wenn sie reif für die Massenproduktion ist, in Handys, Handhelds und GPS-Receiver eingebaut werden. "Genaue Zeitnehmung ist in vielen Bereichen eine elementare Anforderung", erklärt John Kitching, Leiter des Projekts.
Die Atomuhr verbraucht weniger als 75 Milliwatt und geht in 300 Jahren eine Sekunde falsch. Die Atomuhr selbst besteht unter anderem aus dem Atombehälter und einem Laser. Sie könnte künftig mit herkömmlichen Technologien zur Produktion von mikroelektromechanischen Systemen hergestellt werden, so das NIST. Damit ist das Potenzial für eine günstige Massenproduktion gegeben.
Höhere Genauigkeit
"Der wahre Vorteil unserer Technologie besteht darin, dass sie so
wenig Strom verbraucht, dass sie auch von Batterien oder Akkus
betrieben werden kann", so Kitching. Dennoch soll der Stromverbrauch
bei den nächsten Prototypen weiter gesenkt, die Genauigkeit erhöht
werden.
Titanium-Laser misst hochpräzise9,2 Milliarden Mal in der Sekunde
Herkömmliche Atomuhren haben traditionell große Abmessungen - sie sind teilweise bis zu zwei Meter hoch; darüber hinaus verbrauchen sie viel Strom und sind teuer zu bauen. Die Mini-Atomuhr würde, zusammen mit Oszillator und sonstiger Technik, ein Volumen von nur einem Kubikzentimeter ausfüllen.
Die Basisidee bleibt jedoch dieselbe: Die Zeit wird über den Umweg der Vibrationen eines Cäsium-Atoms gemessen - dieses "schlägt" 9,2 Milliarden Mal in der Sekunde. Dazu wird Cäsiumdampf in einer verschlossenen Kammer mit Licht aus einem Infrarot-Laser beschickt, der zwei elektromagnetische Felder erzeugt. Die Differenz der beiden Frequenzen wird so lange justiert, bis sie der Differenz zwischen den beiden Energielevels des Atoms entspricht.
Die Atome erreichen einen "dark state", in dem sie Licht weder absorbieren noch emittieren - dieser Punkt definiert die natürliche Resonanzfrequenz von Cäsium. Ein externer Oszillator wird auf diese Frequenz abgestimmt und liefert damit den Richtwert für die Zeitnehmung.
National Institute of Standards and TechnologyMehr Sicherheit in drahtlosen Netzwerken
Durch seine Genauigkeit könnte ein Atomuhr-Chip auch die Synchronisation von drahtlosen Netzwerkkanälen präziser machen und so deren Sicherheit erhöhen. Auch GPS-Receiver könnten genauer funktionieren.