Heutige Atomuhren zählen, wie Atome sehr schnell und genau zwischen zwei leicht unterschiedlichen Zuständen wechseln – in einem weisen die Spins von Elektron und Kern in dieselbe Richtung, im anderen sind die Spins entgegengesetzt. Um überhaupt ein meßbares Signal zu erhalten, beobachten die Uhren Hunderte oder Tausende Atome zugleich. Doch bei solch großen Anhäufungen können die Atome miteinander wechselwirken, sich beeinflussen und sogar ganz leicht unregelmäßig ticken. Ideal wäre daher eine Uhr, die sich auf ein einzelnes Atom als Taktgeber konzentriert.

Etwas ähnliches haben Wieman und seine Mitarbeiter verwirklicht. Sie fingen eine halbe Million Rubidium-Atome in einer magnetischen Falle und kühlten sie auf extrem niedrige Temperaturen ab, bis die Atome sich zu einem Bose-Einstein-Kondensat verbanden. Darin befinden sich alle Atome im gleichen Quantenzustand und reagieren wie ein einziges "Super-Atom". Durch einen Laserblitz stellten die Forscher ein zweites Kondensat her, in welchem die Atome einen leicht anderen Zustand einnahmen. Die Atome wechselten sodann zwischen den beiden Zuständen hin und her, wie das Ticken einer Uhr.

Mit einem zweiten Laser vermochten die Physiker abzulesen, wieviele Atome gerade in welchem Kondensat waren. "Sie können es sich als die erste Bose-Einstein-Kondensat-Uhr vorstellen", meint Wieman, aber "ich würde nicht viel auf ihre Genauigkeit geben." Das größte Problem ist, daß der ablesende Laserstrahl die Uhr zerstört. Außerdem könnte das Magnetfeld der Atomfalle die Präzision der Zeitmessung verringern. Die Super-Atomuhr mag also eine große Zukunft haben – doch es wird noch so manche Schwingung dauern, bis das erste Exemplar seinen dauerhaften Dienst antritt.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 18.3.1998
  "Eine neue Falle für Atome"
  
• Spektrum Ticker vom 7.1.1998
  "Das Geheimnis des superfluiden Heliums"
  
• Spektrum der Wissenschaft 12/96, Seite 16
  "Vom Bose-Einstein-Kondensat zum Atomlaser"
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