Die Atomsekunde wird heute 50 Jahre alt

Die Atomsekunde wird heute 50 Jahre altAuf die Sekunde genau – das präzise klingende Statement war in meiner Jugend eher eine schwammige Sache.

Als Amateurfunker auf den höchsten Frequenzen bis in den Gigahertz-Bereich hinein (Rufzeichen DC8YA) war mir die Wichtigkeit eines genauen Zeitnormals schon damals recht klar.

In den 60er Jahren kamen die ersten Digitalbausteine (digitale integrierte Schaltkreise wie der 7400-Baustein und seine Verwandten und Siebensegmentanzeigen) für Uhren und Frequenzzähler auf.

Aber schon bei den beliebten Wellenlängen von 2 Meter oder 70 Zentimeter war die Genauigkeit einer Zeit- oder Frequenzmessung davon abhängig, wie genau die selbstgebauten Geräte die Messung eine Sekunde lang durchführten.

Der Schwingquarz als Zeit- und Frequenznormal

Bildergebnis für SchwingquarzAls Zeitnormal benutzte man seinerzeit normalerweise noch einen Schwingquarz wie rechts abgebildet. Ich kannte sogar noch Menschen wie den IBM-Ingenieur Horst Hensler aus der Nachbarstadt Haltern, die solche Quarze mit Schleifpaste auf ihre genaue Frequenz geschliffen haben. Quarzuhren traten ihren Siegeszug über analoge Uhrwerke an – auch am Arm der Menschen.

Aber mit der Temperatur änderte sich die Resonanzfrequenz der benutzten Quarze, so dass wir die Taktgeber in kleine Thermostaten auf der Platine packten (Quarzofen), mit deren Hilfe sie auf einer konstanten Temperatur gehalten und damit genauer wurden.

13. Oktober 1967: Der Beginn des messtechnischen Atomzeitalters

Die Definition einer Sekunde war zu Beginn dieser Entwicklung noch als der 86.400ste Teil eines mittleren Tages festgelegt.

Dann kam die präzise Abhilfe: Die erste Atomuhr auf Cäsium-Basis ging 1955 in Betrieb, und auf der 13. Generalkonferenz für Maß und Gewicht wurde dann am 13. Oktober 1967 von Wissenschaftlern und Politikern beschlossen: Eine Sekunde dauert genauso lang wie 9.192.631.770 Schwingungen eines Atoms des Nuklids 133-Cäsium. Bis heute gilt diese neue Definition.

Über Zeitzeichen-Sender wie beispielsweise DCF77 in Mainflingen, dessen Sendefrequenz von einer Atomuhr synchronisiert ist, hat man überall im Lande ein Zeitnormal zur Verfügung, mit dem man seine eigenen Zeit- und Frequenzmesser synchronisieren und damit praktisch bei Messungen die Genauigkeit einer Atomuhr erreichen kann – es war ein Meilenstein der Entwicklung, die ich vor 50 Jahren begleiten durfte.

Bilder: Hourglass-Pixabay-CC0, DCF77-PTB-CC BY-SA 2.0

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