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Task Group | Transportable Ultra-stable Clocks

Vibrationsunempfindlicher optischer Referenzresonator. Foto: PTB Braunschweig

Die Task Group „Transportable ultrastabile Uhren“ beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung von transportablen Uhren hoher Genauigkeit. Die besten heutigen optischen Uhren lassen sich nur noch am selben Ort mit ihrer vollen Genauigkeit vergleichen. Dabei sind die interessantesten Anwendungsbereiche dieser Uhren gerade außerhalb der Labore, beispielsweise im Weltraum, in der Satellitennavigation, bei der Vermessung der Erdoberfläche oder bei der Navigation von Raumsonden für interplanetare Missionen.

Die Task Group untersucht verschiedene Methoden, Uhren für diese Anwendungen verfügbar zu machen. Dazu werden hochstabile optische Resonatoren entwickelt, die transportabel sind, ohne dabei ihre Qualitäten einzubüßen. Für Anwendungen, die eine hohe Absolutgenauigkeit benötigen, wird eine komplette optische Gitteruhr auf kleinsten Maßstab gebracht. Damit kann sie auch für Feldmessungen, wie zum Beispiel die relativistische Geodäsie, eingesetzt werden. Weitere Untersuchungen befassen sich mit den Verbesserungen, die genaue Uhren für die Geodäsie und Navigation mit sich bringen. Dazu wurde ein transportabler Wasserstoff-Maser der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) eingesetzt.

Alternativ zum Transport der Uhr kann auch die optische Frequenz über Glasfasern, wie sie auch zur Telekommunikation verwendet werden, übertragen werden. In einem ersten Versuch wurde eine stabilisierte Verbindung zwischen der PTB in Braunschweig und dem Institut für Quantenoptik in Hannover über eine Faserstrecke von 73 Kilometer hergestellt. Der Beitrag der Faserverbindung zur Unsicherheit lag dabei weit unterhalb der Unsicherheit der beteiligten Uhren.

Beteiligte Forschungsbereiche und Projekte

  • Forschungsbereich Quanten-Engineering
  • Forschungsbereich Quantensensoren
  • Forschungsbereich Neuartige Technologien
  • Variations of Fundamental Constants (Dr. Ekkehard Peik)
  • High Precision Modelling (Prof. Dr. Claus Lämmerzahl)