Forschungsteams der Technischen Universität Wien und der Tsinghua-Universität in Peking haben nach eigenen Angaben die weltweit ersten funktionsfähigen Kernuhren entwickelt. Beide Arbeiten erschienen am Mittwoch unabhängig voneinander im Fachjournal Nature. Die Nachrichtenagentur Reuters berichtete über die zeitgleiche Vorstellung der beiden Geräte.

Kernuhren gelten als nächste Generation der Atomuhr, die erstmals 1949 gebaut wurde. Anders als klassische Atomuhren messen sie die Zeit nicht über Energiesprünge von Elektronen in der Atomhülle, sondern über Übergänge von Protonen und Neutronen im Atomkern. Beide Teams nutzen dafür das Isotop Thorium-229, eingebettet in Kristalle aus Kalziumfluorid, die mit einem hochpräzisen Laser angeregt werden.

Unterschiedliche technische Wege

„Die beiden Teams haben unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen experimentellen Ansätzen zeitgleich funktionierende Thorium-229-Kernuhren erreicht“, sagte der Physiker Shiqian Ding von der Tsinghua-Universität laut Reuters. Das zeige, dass das Konzept tragfähig sei.

Thorsten Schumm von der TU Wien erklärte, Physiker träumten seit fast 50 Jahren von einer Kernuhr – sein Team habe seit 2008 darauf hingearbeitet. Die Wiener Gruppe setzt dabei auf hochwertigere Thorium-Kristalle, das Pekinger Team auf einen stärkeren Laser.

Noch keine höhere Genauigkeit als bisherige Atomuhren

Nach Angaben der Forscher übertreffen die neuen Geräte die besten herkömmlichen Atomuhren noch nicht, haben aber das Potenzial dazu. Als mögliche Anwendungen nennt Schumm laut Reuters Satellitennavigation, die Synchronisation von Datenübertragungen sowie Vermessung und Messtechnik.

Zusätzlich eigneten sich Kernuhren für Grundlagenexperimente: Das Wiener Team setzte sein Gerät bereits für eine Suche nach ultraleichter Dunkler Materie ein. Nachgewiesen wurde sie nicht. Bei dieser Suche war die Kernuhr in einem Teilbereich ähnlich empfindlich wie die besten Atomuhren.