Kernuhr bedeutet hier weder Reaktor noch Stromerzeugung. Gemessen wird eine Frequenz eines Zustandswechsels im Thorium-229-Kern, während heutige Atomuhren vor allem Elektronenübergänge nutzen.

Vom Konzept zur geschlossenen Regelschleife

Thorium-229 besitzt einen per UV-Laser erreichbaren Kernübergang. In einem Nature-Experiment sitzen die Kerne in einem millimetergroßen Calciumfluoridkristall bei Raumtemperatur.

Eine Rückkopplung stabilisiert den Laser auf dem Übergang und macht aus der Spektroskopie eine laufende Uhr.

Großer Schritt, noch kein Rekord

Zwei unabhängige Experimente sprechen für Reproduzierbarkeit. Die Prototypen übertreffen die besten Atomuhren aber noch nicht.

Herausforderungen bleiben UV-Laser, Kristallqualität, Störungen und Langzeitvergleiche.

Navigation, Netze und Grundlagenphysik

Ein Kristall kann viele Kerne gleichzeitig enthalten. Daraus könnten kompakte, robuste Referenzen für Netze, Navigation und Metrologie entstehen.

Die Uhren könnten auch kleinste Änderungen von Naturkonstanten suchen oder Modelle dunkler Materie prüfen. Das ist Potenzial, kein bereits erzielter Nachweis.

Fazit

Der Meilenstein bringt die Kernuhr vom Konzept zu einem arbeitenden Laborsystem. Alltagsanwendungen benötigen nun große Fortschritte bei Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Einfachheit.