Die Taktgeber von gewöhnlichen Atomuhren sind elektromagnetische Wellen, die ein Atom aussendet, wenn ein Elektron darin seinen Energiezustand ändert. Aber auch die verschiedenen Energiezustände des Atomkerns könnten die Basis eines hochpräzisen Zeitmessers bilden. Dank einer neuen Methode wären derartige Uhren sogar erheblich genauer als herkömmliche Atomuhren, berichten Wissenschaftler um Corey Campbell vom Georgia Institute of Technology in Atlanta im US-Bundesstaat Georgia.

Wechselt ein Atomkern von einem höheren in einen niedrigeren Energiezustand, emittiert auch er elektromagnetische Strahlung. Kerne des Isotops Thorium-229 sollten dabei unter anderem eine bestimmte Frequenz im ultravioletten Bereich des Spektrums emittieren. Diese würde einen perfekten Taktgeber abgeben, schlug ein Forscherteam 2003 vor. Denn während elektrische und magnetische Felder die Elektronen in Atomuhren und damit die gemessenen Frequenzen beeinflussen, ist der Kern für solche störenden Einflüsse weitaus weniger anfällig.

Allerdings hat die Sache einen anderen Haken: Die Frequenz, mit der sich der Kern anregen lässt, hängt von der Konfiguration der umgebenden Elektronen ab. Da diese aber variiert, verlöre die Zeitmessung mit einer solchen Uhr an Präzision. Campbell und seine Kollegen entwickelten nun ein Verfahren, um die räumliche Verteilung der Elektronen mithilfe von Lasern genau zu kontrollieren. Eine Thorium-Atomuhr würde auf diese Weise in 200 Milliarden Jahren nur eine Sekunde abweichen, berichten die Wissenschaftler. Damit wäre sie sechzig mal genauer als herkömmliche Atomuhren. Bisher existiert dieser Uhrentyp allerdings nur in der Theorie. (mp)