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Präzise Höhenmessungen dank transportabler optischer Uhr

Blick ins Innere des Anhängers mit der transportablen optischen Strontiumuhr der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt. (Foto: PTB)

In der renommierten Fachzeitschrift „Nature Physics“ stellt ein europäisches Forscherteam aktuell eine neue Methode vor, mit der sich die Wirkung der Gravitation auf die Zeit messen lässt und so auch präzise Höhenmessungen möglich werden. Wissenschaftler des SFB 1128 geo-Q und des Instituts für Erdmessung bestätigten die Ergebnisse mit geodätischen Methoden.

Tief im Innern eines Alpentunnels positionierten die Wissenschaftler die transportable optische Uhr und maßen die gravitationsbedingte Zeitdifferenz zwischen dem Standort der Uhr und einer zweiten Uhr im 90 km entfernten Turin – mit einer Höhendifferenz von rund 1000 Metern. Bisher waren solche Messungen nur in Laboren möglich.


"Die neuen optischen Uhren haben das Potential, geodätische Höhenmessungen zu revolutionieren und einige Beschränkungen der traditionellen geodätischen Techniken zu überwinden", sagt Heiner Denker, der als Wissenschaftler des SFB 1128 geo-Q für relativistische Geodäsie und Gravimetrie an der Studie beteiligt war. "Optische Uhren können uns helfen, ein weltweit einheitliches Höhenreferenzsystem zu etablieren – mit deutlichen Auswirkungen auf die Erforschung von Geodynamik und Klima."


Durch den Einfluss der Gravitation gehen Uhren auf Bergen etwas schneller als Uhren im Tal. Dieser Unterschied ist jedoch so minimal, dass ihn nur optische Uhren (Atomuhren) genügend genau messen können. Umgekehrt lassen sich über den Zeitunterschied nun auch Höhenunterschiede bestimmen.

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