Optische Atomuhren: zehn Uhren in sechs Ländern verglichen

Im Juni 2025 veröffentlichte die Fachzeitschrift Optica einen Aufsatz über einen koordinierten Vergleich optischer Atomuhren.^2,4 Gleichzeitig gemessen wurden die Frequenzverhältnisse zwischen zehn optischen Uhren in sechs Ländern.¹ Beteiligt waren Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Italien, Finnland und Japan.³ Ausgewertet wurden 38 Frequenzverhältnisse, vier davon zum ersten Mal direkt gemessen.^1,2 Die Messung selbst lief schon 2022, über 45 Tage ab dem 20. Februar.¹

Verbunden wurden die Uhren auf zwei Wegen: über Funksignale von Navigationssatelliten und über Laserlicht in Glasfasern.^2,4 Die Glasfaserstrecken maßen hundertmal genauer als die Satellitentechnik, verbanden über Ländergrenzen hinweg aber nur Uhren in Frankreich, Deutschland und Italien.³ „Nicht alle Ergebnisse bestätigten, was wir erwartet hatten“, sagte Rachel Godun vom britischen National Physical Laboratory; man habe Unstimmigkeiten in den Messungen beobachtet.² So wichen die über Satelliten gewonnenen Werte für die Ytterbium-Uhr des italienischen INRIM von den Glasfaserwerten ab, vermutlich wegen eines nicht gefundenen Fehlers in der Signalverteilung dort.¹ Ob mehrdeutige Befunde an einer Uhr oder an den Bezugswerten liegen, sollen weitere Messkampagnen klären.¹

Angestrebt ist eine Neudefinition der Sekunde für 2030, und die Gemeinschaft der Metrologie hat dafür einen Fahrplan mit Pflichtkriterien festgelegt.¹ Am wenigsten weit ist danach die Prüfung, ob die Uhren innerhalb ihrer angegebenen Unsicherheiten arbeiten, und dafür braucht es mehr Vergleiche.¹ Die Unsicherheit und Übereinstimmung solcher Daten beeinflussen, welcher optische Übergang oder welche Übergänge die neue Definition tragen.³ Vergleiche über Glasfaser sind dabei gefragt, weil sie kleinere Unsicherheiten haben als die über Satelliten.³ Vor der Neudefinition müssen außerdem weitere Kriterien erfüllt sein.²