Nur 1 Sekunde Abweichung in 7,2 Milliarden Jahren! Chinesischen Wissenschaftlern gelingt Durchbruch

Am 25. Januar erfuhr der Reporter von der University of Science and Technology of China, dass das Forschungsteam der Universität, bestehend aus Pan Jianwei, Chen Yuao, Dai Hanning und anderen, erfolgreich eine atomare optische Gitteruhr auf Strontiumbasis mit einer Stabilität von 10.000 Sekunden und einer Unsicherheit von besser als 5×10-18 (entspricht einem Fehler von nicht mehr als einer Sekunde in Milliarden von Jahren) entwickelt habe. Laut öffentlich veröffentlichten Daten ist dieses System nicht nur die optische Uhr mit den besten Gesamtindikatoren des Landes, sondern macht mein Land auch zum zweiten Land, das die oben genannten Gesamtindikatoren erreicht.

Es wird davon ausgegangen, dass es dem Forschungsteam auf Grundlage früherer Arbeiten gelungen ist, Strontiumatome mittels Laser zu kühlen und sie in einem langlebigen eindimensionalen optischen Gitter einzuschließen. Sie verwendeten einen Strahl eines ultrastabilen Lasers, der an einen ultrastabilen Hohlraum gekoppelt war, um die Zustandsübergänge der Uhr von Strontiumatomen zu untersuchen und erreichten einen geschlossenen Regelkreisbetrieb der optischen Uhr. Es wurden Frequenzvergleichsmessungen mit zwei unabhängigen Sätzen optischer Atomgitteruhren aus Strontium durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Stabilität eines einzelnen Satzes optischer Uhren bei einer Integrationszeit von 10.000 Sekunden 4×10-18 und bei 47.000 Sekunden 2,1×10-18 erreichte. Auf dieser Grundlage führte das Forschungsteam auch eine detaillierte Bewertung der Systemfrequenzverschiebungsfaktoren der optischen Uhr Sr1 durch und ermittelte schließlich eine Systemunsicherheit von 4×10-18, was einer Abweichung von nur 1 Sekunde in 7,2 Milliarden Jahren entspricht. Die oben genannten Leistungsindikatoren zeigen, dass das optische Uhrensystem die Anforderungen zur Neudefinition der „Sekunde“ teilweise erfüllt hat.

Nach Aussage der Forscher wurde mit dieser Leistung eine wichtige technische Grundlage für die Realisierung von Fernvergleichen optischer Uhren und die Etablierung ultrapräziser optischer Frequenzstandards sowie globaler optischer Uhrennetzwerke in der Zukunft geschaffen. Darüber hinaus ist es von großem Wert für die Entwicklung einer neuen Generation globaler Zeitstandards und bietet sogar neue Methoden zur Erkennung von Gravitationswellen und zur Suche nach dunkler Materie.

Die entsprechenden Ergebnisse wurden kürzlich in der international renommierten Fachzeitschrift Metrology veröffentlicht.

Planung und Produktion

Quelle: Nachrichtenagentur Xinhua

Herausgeber: He Tong