News DLR: Laseruhr weicht nur eine Sekunde in 30 Millionen Jahren ab

[Boimler]

Wobei ich die Basiseinheit Kilogramm (also eine Einheit mit Multiplikationspräfix) immer noch für unschön erachte...

Wer was auf sich hält, rechnet eh im cgs-System statt mit SI

 

[Araska]

@Boimler Macht es nicht besser. Dann haben wir den cm als Einheit mit Präfix.

 

[wuselsurfer]

Ich hab nen Ruhlawecker, der muss auch mit Laser funktionieren.

Ich auch und der geht auf die Sekunde genau, Tag für Tag als Funkuhr.

Bestimmt haben sie die High-Tech aus der DDR genutzt! Obwohl es kein Funkwecker ist scheint es ein Zufallsglückstreffer gewesen zu sein, der geht nicht eine Sekunde im Jahr falsch.

Ruhla hat schon keine schlechten Uhren gebaut.
Die 39.- Mark Zwiebeln natürlich nicht, die gingen gern mal 2 ... 3 Minuten falsch pro Woche.

Aber die teureren Kaliber gingen schon genau.
Die Casio nachempfundene LCD-Uhr ging so 1 ... 2 Sekunden falsch im Monat.
Das lag am 32kHz Quarz sagte mein Kollege aus Ruhla.
Der hatte die und war in der Forschungsabteilung dort als Entwicklungsingenieur beschäftigt.

Das Laserlicht hat auch in 30 Millionen Jahren noch die gleiche Frequenz wie heute und läuft "exakt".

Das ist das größte Problem.
Irgendwie wird sich die Spiegelfläche wohl auch abnutzen bei der hohen Energiedichte.
Und beim Laser steht und fällt nun mal alles mit der genauen Resonanzlänge.
Die wird sich erhöhen mit der Zeit und muß dann auch nachreguliert werden.

Wie sich jetzt die Kammfrequenzen da einfügen wurde leider nicht erklärt, aber das ist wohl die entscheidende Komponente.

Die jetzigen Atomuhren waren wohl alle Cäsium-Maser (9,192 GHz), da ist schon die Frequenz geringer, als Licht (ca. 600 THz bei grünem Licht).
Und die Frequenz bestimmt maßgeblich die Ungenauigkeit der Uhr.

 

[garfield121]

So ganz verstehe ich es noch nicht, wo der Fortschritt gegenüber Caesium-basierten Atomuhren sein soll.

 

[Boimler]

Und die Frequenz bestimmt maßgeblich die Ungenauigkeit der Uhr.

Im DLR-Paper wird die Taktfrequenz mit 10MHz angegeben. Das finde ich auch relativ wenig. Wie du schon sagtest, wird im Text leider nicht genau auf die Funktionsweise des Frequenzkamms eingegangen. Wahrscheinlich wurde dort aber die Genauigkeit ggü. der Cäsium-Uhr verbessert, sodass man keine erhöhte Taktfrequenz braucht.

@garfield121 Steht doch im Text: Es geht um eine kleinere Bauweise.

 

[wuselsurfer]

So ganz verstehe ich es noch nicht, wo der Fortschritt gegenüber Caesium-basierten Atomuhren sein soll.

Die Laser-Lichtfrequenz liegt um den Faktor 65.000 über der vom Cäsium-Maser.
Und die Basis bestimmt die Genauigkeit.

Also wir die Jod-Uhr wesentlich genauer gehen, als eine Cäsium-Uhr.

 

[Krik]

Wir sind seit seeehr langer Zeit dran gewöhnt, genau wie an unseren Kalender. Außerdem müsste sich ja dafür lediglich die gesamte Menschheit einigen. Das klappt ja nichtmal "nur" in Europa mit der Zeitumstellung im Winter/ Sommer.

Jeder kann das handhaben, wie er will. Die Amis laufen immer noch mit ihrem US-Imperial-System rum, die Briten sind einmal auf metrisch und dann so halb zurück auf ihr eigenes imperiale System gewechselt. Die Chinesen, Araber und einige andere Völker habe ihre eigenen Kalender. Usw.

 

[daVinci]

Das denke ich mir auch immer, wenn ich Videos auf YouTube anschaue, wo Menschen eine Packung Spaghetti durchbrechen.

Was macht man denn sonst damit?

Ergänzung (24. Juli 2024)

finde es immer wieder faszinierend so etwas zu lesen zu was die Menschheit eigentlich im Stande ist...

Das dachte ich mir letzte Nacht, als YouTube mich mit "Vaughan Williams Fantasia on a theme of Thomas Tallis" beschenkte. "Menschheit" ist vermutlich der größte fake Begriff, leider.

 

[BxBender]

zeigt mir erstmal den Akku bzw. die Batterie, die so lange durchhält ^^ ;-P

Ergänzung (24. Juli 2024)

😂 wer hat das nachgemessen?

Trump! ;-P

Übrigens existiert die Zeit so in dem Sinne nicht, wie die Menschen es sehen und in eine mathematische Formel pressen wollen.
Ich bin leider auch viel zu doof dazu das zu kapieren.
Zudem ändert sich die Erdrotation und alles, alleine dadurch verändert sich die Form der Zeitmessung/Darstellung schon innerhalb von den angesprochenen 30 Mio. Jahren.
Dann gibts da noch das hochkomplexe Thema Lichtgeschwindigkeit etc. udn was das mit einem anstellen würde, wäre es technisch möglich so schnell oder sogar noch schneller so zu reisen (nö, Kleinstpartikel im Weltraum zerschießen vorher alles an Materie).
Die Aussage mit der Genauigkeit ist also nur eine Hochrechnung auf die gerade vorliegenden Parameter und Begebenheiten.
Und ob das alles so genau ist, ist auch alles so eine Sache.
Wer sagt denn, dass die Zeitformel derzeit exakt läuft?
Wer bestimtm das? Wer hat das genau nachgemessen?
Wann? Für wie lange gilt die?
Im Prinzip beruht alles nur auf Behauptungen.
Urknall? Drauf geschissen. Wilde Spekulation einzelner Menschen und es gibt aktuell genügend Anlass das doch sehr in Frage zu stellen, zumindest zeitlich sind wir schon 3fach darüber hinaus, was man im Weltraum kennt.
Mist, wieder diese Zeitsache. lol
Nicht einmal die Erde ist rund.
Das weiß eigentlich sogar jeder, doch jeder denkt es und sagt es.
Über die komische Aufteilung der Erdoberfläche in irgendwelche Zeitzonen und dessen Umsetzung brauchen wir auch nicht reden, die Uhr läuft bei uns also immer falsch, egal wo man gerade steht, oder vor allem, mit wem man sich wo treffen will oder muss. ;-P

 

[Mondgesang]

finde es immer wieder faszinierend so etwas zu lesen zu was die Menschheit eigentlich im Stande ist...

Und ich verspreche dir, dass diese Erkenntnisse und Wissensschätze dafür genutzt werden, dir noch effizienter noch personalisiertere Werbung in den Hals zu drücken.

Ergänzung (24. Juli 2024)

Eine COSC-zertifizierte Rolex für 22.000€ hat eine Abweichung von +4/2s pro Tag.

duckt sich und rennt weg in der Erwartung erzürnter Kommentare von Fanboys

 

[Incanus]

Eine maximal zulässige Abweichung. Ich hatte schon mechanische Uhren ohne Zertifizierung, die besser waren.

 

[Amon_A]

Ein paar Ergänzungen von meiner Seite:
"Was ist der Vorteil von den DLR-Iod Uhren gegenüber den Hochgenauen Atomuhren?"

So ganz verstehe ich es noch nicht, wo der Fortschritt gegenüber Caesium-basierten Atomuhren sein soll.

Es folgt der Olle Strontium-Zeitmesser;

Quelle

Gruß Fred.

Zur Nachricht: Inwieweit unterscheidet sich die Laseruhr von einer klassischen Atomuhr? Ok, die klassische Atomuhr verwendet Caesium statt Jod als Unruh, aber sonst? Ah, ich lese gerade, dass die klassische Atomuhr die Caesiumatome nahe 0K verwendet, was bei einem Satteliten vielleicht doch unpraktisch ist. Dafuer ist sie noch genauer: 1s Abweichung in 300 Ma fuer NIST-F2. Was den Namen betrifft, war 1949, als die erste Atomuhr gebaut wurde (die allerdings mit Molekuelen arbeitete), "Atom" hochmodern, heute assoziiert man damit eher Angst und Schrecken, da kommt "Laseruhr" gleich freundlicher daher.

Sie sind kompakter und werden für Weltraumanwendungen entwickelt. Natürlich gibt es schon deutlich präzisere Uhren, aber für Weltraumanwendungen spielen Gewicht, Volumen und Leistungsaufnahme eine große Rolle. Die hochpräzisen Atomuhren füllen ganze Laborräume und kühlen die Atome teilweise auf nahe 0K. Bis wir so weit sind, diese Uhren so zu verkleinern, dass wir sie auf einen Satelliten packen können, nutzen wir die Iod Uhren, die heute schon eine Verbesserung zu den aktuell verwendeten Rubidium Uhren darstellen und vom Reifegrad schon kurz vor der Anwendung im All stehen. .


"Wie soll man das den in 30 Mio Jahren messen?"

Der Mensch kann nichtmal was Herstellen was 3 Jahre hält, wie will der mensch etwas bauen was 30 Millionen Jahre hält.

...weil keiner weiss was in 30Mio Jahren so abläuft, ...

mfg.

So und nun stellen wir uns kurz vor wer in 30 Millionen Jahren auf der ISS diese Uhr ablesen soll... sofern es da noch jemanden gibt, sofern von der ISS noch etwas übrig ist und sofern die Uhr noch läuft...

Natürlich wird dort nicht die Uhr angeschmissen und 30 Mio Jahre gewartet. Um die Genauigkeit einer Uhr zu bestimmen brauche ich immer eine Referenz die besser ist, als das was ich messen möchte. Dann überlagere ich das Taktsignal der beiden Uhren und messe die Beat-Frequenz (Siehe: Schwebung) mit einem Frequenzzähler. Wenn eine der beiden Uhren jetzt von ihrem Takt abweicht, geht diese Abweichung direkt in den Beat über. Sprich, die "schlechtere" Uhr weicht mehr von ihrem Takt ab als die "bessere". Wenn ich jetzt die Abweichungen über die Zeit bestimme und das ganze auf die Grundschwingung (Bei der Iod Uhr etwa 280 THz, da IR-Laser) beziehe habe ich die Ungenauigkeit der Uhr bestimmt. Wenn meine Frequenz bei 280 THz im Bereich von 1Hz variiert, kommt man auf eine Abweichung im Bereich von 10^-15. Da das schwer zu greifen ist, kann man veranschaulicht sagen, ich habe eine Sekunde Abweichung in 10^15 Sekunden. Und so kommen die 30 Mio Jahre zu stande.

Schade, jetzt hätte mich noch interessiert, wie viel Energie so ein Ding braucht. „Laser“ klingt nicht sehr energieeffizient…

LASER sind sogar sehr energieeffizient. Ca. 70% der aufgebrachten Energie wird in LASER-Licht umgewandelt. LEDs kommen dagegen gerade mal auf 10-20%.

Der LASER muss auch nur gerade stark genug sein, dass der Sensor, der da irgendwo dran hängt, noch seine Funktion erfüllen kann. Da werden Milliwatt-LASER ausreichend sein. Vielleicht gehts auch eine Nummer schwächer.

Die Iod Uhr in der COMPASSO Mission nutzt einen 500 mW Laser, durch die lange Kette an Optiken und Splittern kommt in der Gaszelle in den beiden Strahlen etwa 13 mW an.

Grundsätzlich ist der Strombedarf aber recht gering, da man im All auch nicht unbegrenzt Strom zur Verfügung hat. Laut dem verlinkten Paper liegt die Uhr inkl. Frequenzkamm bei 120 W Leistungsaufnahme. Das inkludiert aber auch das Thermalsystem, dass die Uhr im All auf Temperatur hält.

Im DLR-Paper wird die Taktfrequenz mit 10MHz angegeben. Das finde ich auch relativ wenig. Wie du schon sagtest, wird im Text leider nicht genau auf die Funktionsweise des Frequenzkamms eingegangen. Wahrscheinlich wurde dort aber die Genauigkeit ggü. der Cäsium-Uhr verbessert, sodass man keine erhöhte Taktfrequenz braucht.

@garfield121 Steht doch im Text: Es geht um eine kleinere Bauweise.

Die 10 MHz sind das Nutz-Signal, das aus dem Frequenzkamm kommt. vereinfacht gesagt, ist der Frequenzkamm ein "Getriebe" dass die Lichtfrequenz bei 280 THz auf ein elektronisch auswertbares 10 MHz Signal bringt.

Wer hat's erfunden?


https://www.spiegel.de/wissenschaft...aezise-a-445e202f-0a4e-47ee-ba5d-8a6a19a6cb90

Das ist eine Uhr für Maritime Anwendungen. Die basiert auf dem selben Prinzip ja, aber das Thema Jod Uhr im DLR gibt es schon deutlich länger.

 

[Rexaris]

was ihr immer alle mit den 30 mio Jahren habt.
Die Genauigkeit wurde auf 1 Sekunde umgerechnet, weil keiner was mit 33 * 10^-9 oder eben 33 ns im Jahr anfangen kann.

Ich versuche das mal für die CB-Comunity etwas "greifbarer" zu machen:

Angenommen man möchte einem theoretischen Prozessor auf die Finger schauen, der mit konstant 6 Ghz läuft.
Dann würde diese Uhr nach ca. 44 Stunden die Nummer des Taktes mit einem Fehler von 1 Takt bestimmen können.
(das sind etwa 10^15 = 1.000.000.000.000.000 Takte)

Danke @Amon_A

 

[Boimler]

Da der Weltraum ein Vakuum ist und damit keine "Übertragung" der Wärme oder Kälte durch andere Einflüsse statt findet, muss man die System nur entsprechend isolieren.

Es gibt keine Wärmeleitung, wohl aber Wärmestrahlung. Satelliten oder andere Raumfahrzeuge haben deshalb zusätzlich zur Isolierung sehr effektive Radiatoren an Bord, die Wärme in den Weltraum abstrahlen. Der Wärmeeintrag durch Sonnenlicht ist enorm, wenn man das Objekt nicht entsprechend ausrichtet. Deshalb geht es vor allem darum, dass der Satellit nicht immer die gleiche Seite der Sonne zuwendet, s. das Schicksal von Mars Global Surveyor. 20°C sind übrigens eine relativ gut einzuhaltende Gleichgewichtstemperatur im erdnahen Weltraum.

 

[Arcturus128]

ME(S)Z funktioniert fuer Spanien. Wenn die jetzt um 1h verschieben wuerden, dann muessten sie alle ihre Oeffnungszeiten, Nachrichtensendungen usw. um 1h in die andere Richtung verschieben, um bezueglich Sonnenzeit nichts zu aendern.

Ach ja? Ich dachte die hätten da große Probleme durch die große Abweichung zwischen Sonnenzeit und Uhrzeit (normalerweise sollte 12:00 = Sonnenzenit sein). Hat nicht auch Russland mal die Zeit um eine Stunde umgestellt und dann gab es viele zusätzliche Fälle von Depressionen?

Das ist ganz schlimm falsch . "Unter Einfluss von Massen gehen Uhren langsamer" ist die korrekte Aussage.

Ich finde seine Worte eigentlich passender. Uhren gehen langsamer hört sich dort sehr laienhaft an. Nicht nur die Uhren gehen langsamer, die gesamte Zeit vergeht langsamer, aus Sicht eines externen Betrachters, der nicht den gleichen Umständen ausgesetzt ist und umgekehrt.

Mal abgesehen davon, dass 100 Tage pro Jahr dann nicht so ganz zum Alltag passen würden...

Wie viele Sekunden, Minuten und Stunden der Tag hat ändert nichts daran wie lang der Tag ist. Ein Tag ist und bleibt eine Erdumdrehung, und auch ein Jahr bleibt damit gleich lang.

Wir machen uns (zu Recht) über das imperiale System lustig, aber bei der Zeit wollen wir unbedingt an alten Dingen festhalten weil ... hamwaschoimmasojemocht

Sehe ich genauso. Immer lachen über das imperiale System, aber auch hier die veralteten Dinge beibehalten. Bei Autos redet jeder über PS, nicht kW. Beim Brennwert von Lebensmitteln kennt jeder nur kcal (dann noch falsch als Kalorien bezeichnet) und keiner nutzt kJ, obwohl es überall auf den Lebensmitteln draufsteht. Und wie verquer Minuten und Stunden definiert sind schießt den Vogel ab.

 

[KitKat::new()]

Das macht keinen Sinn.

Seh ich auch so, aber du schriebst, dass du die Tabelle loswerden wolltest und:

Und hin zu 100 Sekunden = 1 Minute, 100 Minuten = 1 Stunde und so weiter.

Daher habe ich angemommen, dass du konsequent alles meintest.

Ein Erd - Tag ist definiert als die Zeit zwischen Sonnen Aufgang und Untergang.

Ein Tag ist und bleibt eine Erdumdrehung, und auch ein Jahr bleibt damit gleich lang.

Da haben wir schon zwei verschiedene Definitionen von Tag.
Und theoretisch kann man einem Jahr auch 100 Tage geben.
Passt halt nicht so gut in den Alltag der meisten Menschen rein.

veralteten Dinge beibehalten.

Veraltet wäre es erst, wenn es außer Mode gekommen wäre, was ganz und gar nicht der Fall ist

 

[Araska]

Naja; man kann den Erdtag problemlos in 10 Stunden a 100 Minuten a 100 Sekunden aufteilen.
Damit entspräche eine Neu-Sekunde 0,864 bisherigen Sekunden.

Damit handelt man sich allerdings eine massive Umstellung aller Konstanten und Einheiten ein, die bisher mit über die Sekunde definiert waren - ob es das wert ist?

 

[Donnidonis]

Naja, genau genommen steht uns, außer einem Haufen Aufwand, nichts im Weg um unser komplettes Zeitsystem auf etwas vernünftiges zu verändern.

War der Grund für die 60 Sekunden nicht, dass sie durch sehr viele Zahlen teilbar ist? Bin mir aber auch nicht mehr so sicher:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60
Die 100:
1, 2, 4, 5, 10, 20, 25, 50, 100

Somit hat man viele gerade Teiler der vollen 60 Sekunden. Ob das heute noch so eine Bewandtnis hätte, keine Ahnung. In der analogen Welt aber ein großer Vorteil.

 

[Damien White]

Seh ich auch so, aber du schriebst, dass du die Tabelle loswerden wolltest und:

Daher habe ich angemommen, dass du konsequent alles meintest.

Vor allen in Bezug auf die relevanten Einheiten.

Minute und Stunde sind ja signifikant relevanter als Tag oder Jahr. Niemand gibt die Kapazität einer Batterie in Ad an, so als schlechtes Beispiel.

Da haben wir schon zwei verschiedene Definitionen von Tag.
Und theoretisch kann man einem Jahr auch 100 Tage geben.
Passt halt nicht so gut in den Alltag der meisten Menschen rein.

Nein.

Unsere Definition von Tag und Jahr sind fix. Ein Erd - Tag ist die Zeit welche die Erde für eine Umdrehung benötigt und ein Erd - Jahr eben die Zeit welche die Erde um die Sonne braucht. Das sind, von unserem Standpunkt aus gesehen, relativ konstante Zeiträume.

Ein Tag wird auch nicht als eine Anzahl Stunden oder Sekunden definiert und ein Jahr nicht als eine Anzahl Tage.

Bei Sekunden hingegen ist es anders.

Seit 1967 ist eine Sekunde das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entspricht.

Aber 9.192.631.770 ist eine willkürlich gewählt Anzahl die nur dem am Nächsten kommt was wir 1967 als Sekunde definiert haben.

Die Atomuhr im Artikel arbeitet nach dem gleichen Prinzip, sie zählt die Schwingungen und nach einer bestimmten Anzahl ist eine Sekunde vergangen. Hier halt Jod und nicht Caesium, aber das Prinzip bleibt das Gleiche. Und diese Zahl kann man auch einfach anders definieren.

Damit 100 Sekunden in eine Minute passen, sich die Minute aber nicht ändert (was keinen Sinn macht, aber als Beispiel) müsste man die Definition nur auf das 5.515.579.062-fache ändern und fertig. Schon hätte eine Minute 100s.

Die restliche Physik würde davon unberührt bleiben. Es würden sich die Zahlen ändern, ja, aber mit 60/100 lässt sich alles umrechnen. Ein neues J ist nur das 60/110stel eines alten J, die physikalischen Eigenschaften entsprechen auch besagtem 60/100 J. oder ein altes J entspricht 5/3 neue J, Eigenschaften sind identisch, nur der Wert auf dem Papier ein Anderer.

 

[KitKat::new()]

Nein.

Unsere Definition von Tag und Jahr sind fix. Ein Erd - Tag ist die Zeit welche die Erde für eine Umdrehung benötigt

doch, zuvor hast du auch noch eine andere Definition gebracht, und zwar eine, die sich je nach Jahreszeit und Ort ändert.
Und die Definiton eines Tages (Kalendertages) kann wie die einer Stunde geändert werden, auch wenn es unsinnig erscheinen mag und es die Diskrepanz zum astronomischen Tag vergrößern (oder verkleinern) könnte.
Nicht zu vergessen, dass die Bewegungen im Sonnensystem zeitlich dynamisch sind, wodurch der astronomische Tag selbst an unterschiedlichen Zeiten eine unterschiedliche Dauer hat.

Ergänzung (24. Juli 2024)

Aber 9.192.631.770 ist eine willkürlich gewählt Anzahl die nur dem am Nächsten kommt was wir 1967 als Sekunde definiert haben.

Lies bitte den ganzen Wikipedia-Artikel, dann sollte auch klar werden, dass die Zahl nicht so willkürlich ist, wie sie erscheint