Das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM) in Sèvres bei Paris berechnet üblicherweise die internationale Zeit,
„Um die optischen Uhren in UTC optimal nutzen zu können, ist es wichtig, die Methoden zum Vergleichen von Weltuhren zu verbessern“, erklärt Gerard Petit, Physiker in der BIPM-Zeitabteilung.
Eine Atomuhr ist ein Gerät zur Zeitmessung inDabei werden Schwingungen als Standard verwendet, die auf der Ebene von Atomen oder Molekülen auftreten. Das Internationale Einheitensystem definiert eine Sekunde als 9 192 631 770 Perioden elektromagnetischer Strahlung, die sich aus dem Übergang zwischen zwei Ebenen des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms ergeben.
Die Atomuhr ist für die Navigation unerlässlich. Die Bestimmung der Position von Raumschiffen, Satelliten, ballistischen Raketen, Flugzeugen, U-Booten sowie die Bewegung von Autos im automatischen Modus über Satellitenkommunikation (GPS, GLONASS, Galileo) ist ohne Atomuhr nicht möglich. Atomuhren werden auch in Satelliten- und terrestrischen Telekommunikationssystemen verwendet, einschließlich Basisstationen für Mobilkommunikation, internationalen und nationalen Normungsbüros und Präzisionszeitdiensten, die regelmäßig temporäre Signale per Funk senden.
Atomuhren haben jedoch ihre eigene Komplexität -Moderne optische Atomuhren, die auf Lasern basieren, die mit ultrakalten Atomen interagieren, bieten eine viel höhere Genauigkeit als die sie verbindende Satellitenkommunikation.
Es werden Antennen und Uhren auf einem optischen Array verwendet.Oben links: 2.4m Antenne installiert bei INAF, Italien. Oben Mitte: 2,4 m Antenne installiert bei NICT, Japan. Oben rechts: 34-m-Antenne bei NICT, Japan. Unten links: Eine Ytterbium-Uhr auf einem optischen Gitter im Betrieb bei INRIM, Italien. Unten rechts: Eine Uhr auf einem Strontium-basierten optischen Array am NICT, Japan. Bildnachweis: National Institute of Information and Communication Technology (NICT), mit Ausnahme der unteren linken Ecke. Kredit: Nationales Institut für Metrologische Medizin (INRIM).
In einer neuen Studie hochenergetischExtragalaktische Radioquellen ersetzen Satelliten als Referenzsignalquellen. Die Gruppe von Sekido Mamoru am NICT hat zwei spezielle Radioteleskope entwickelt, eines in Japan und das andere in Italien, um die Verbindung mithilfe der Very-Long-Baseline-Interferometrie (VLBI) herzustellen. Diese Teleskope können ein breites Frequenzspektrum beobachten und sind mit Antennen mit einem Durchmesser von nur 2,4 Metern transportierbar.
„Wir wollen zeigen, dass Breitband-VLBI nicht nur in der Geodäsie und Astronomie, sondern auch in der Metrologie zu einem leistungsstarken Werkzeug werden kann“, erklärt Sekido.
Ziel der Zusammenarbeit war es, beides zu verbindenoptische Uhren in Italien und Japan, getrennt durch eine Basisentfernung von 8700 km. Diese Uhren laden Hunderte ultrakalter Atome in ein optisches Gitter, eine mit Laserlicht erzeugte Atomfalle. Die Uhren verwenden verschiedene Atomteilchen: Ytterbium für die Uhren in INRIM und Strontium für NICT. Beide sind Kandidaten für eine zukünftige Neudefinition der Sekunde im Internationalen Einheitensystem (SI).
„Heute ist eine neue Generation optischer Uhrenregt zu einer Überarbeitung der Definition einer Sekunde an. Der Weg zur Neudefinition muss sich der Herausforderung stellen, Uhren auf globaler, interkontinentaler Skala mit einer besseren Leistung als heute zu vergleichen “, sagte David Kalonico, Leiter der Quantenmetrologie und Nanotechnologie und Forschungskoordinator am INRIM.
Kommunikation ist durch die Beobachtung von Quasaren möglichMilliarden Lichtjahre entfernt: Radioquellen, die von Schwarzen Löchern mit einer Masse von Millionen Sonnenmassen angetrieben werden, aber so weit entfernt, dass sie als Fixpunkte am Himmel gelten können. Alle paar Minuten zielen Teleskope auf den neuen Stern, um den Einfluss der Atmosphäre auszugleichen. „Wir haben das Signal nicht von Satelliten, sondern von Weltraumradioquellen beobachtet“, kommentierte Ido Tetsuya, Direktor des Space Standards Laboratory und Forschungskoordinator am NICT, das Projekt.
Neben der Verbesserung des internationalen Timings,Eine solche Infrastruktur eröffnet auch neue Möglichkeiten zum Studium der Grundlagenphysik und der allgemeinen Relativitätstheorie, zur Untersuchung von Variationen im Gravitationsfeld der Erde oder sogar Variationen der fundamentalen Konstanten, die der Physik zugrunde liegen.
Lesen Sie auch
Am dritten Krankheitstag verlieren die meisten COVID-19-Patienten ihren Geruchssinn und leiden häufig an einer laufenden Nase
Sehen Sie die nächsten Aufnahmen der Sonnenoberfläche
Der Doomsday-Gletscher erwies sich als gefährlicher als Wissenschaftler dachten. Wir erzählen die Hauptsache