Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Atomuhren sind die genauesten Uhren überhaupt: Ihr Takt stammt aus Strahlungsübergängen in Atomen, und ihre Messwerte bilden die Grundlage der Internationalen Atomzeit. Dieses Quiz führt von den Anfängen in den 1940er Jahren über Caesium-Fontänen und optische Uhren bis zur Atomkernuhr – und zu den Zeitinstituten in Deutschland, Österreich und der Schweiz, deren Signale Funkuhren empfangen.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Welche symbolische Uhr warnt vor einem Nuklearkrieg und hat mit Atomuhren nichts zu tun?
Atomkriegsuhr
Sie misst keine Zeit, sondern zeigt sinnbildlich an, wie groß die Gefahr eines bevorstehenden Atomkriegs ist.
Q 02Was strahlen Atome beim Wechsel ihres Energiezustands ab, das Atomuhren als Takt nutzen?
Elektromagnetische Wellen
Die Wellen haben eine ganz bestimmte Frequenz und können von den Atomen ebenso absorbiert werden.
Q 03In welcher Stadt betreibt die Physikalisch-Technische Bundesanstalt ihre Atomuhren?
Braunschweig
Vier Atomuhren stehen dort; ein Teil davon sind Caesium-Fontänen, die im Regelbetrieb laufen.
Q 04Über welchen Sender erhalten Funkuhren in Mitteleuropa ihr Zeitsignal?
DCF77
Der Sender steht in Deutschland; seit 1990 lässt sich die Zeit auf diesem Weg sogar mit Armbanduhren empfangen.
Q 05Welche Teilchen freier Atome geben mit ihren Strahlungsübergängen den Takt einer Atomuhr vor?
Elektronen
Die Zeitanzeige einer Referenzuhr wird fortwährend mit dem atomaren Taktgeber verglichen und angepasst.
Q 06Wie lange braucht eine genaue Quarzuhr ohne Temperaturkompensation für eine Sekunde Abweichung?
Einen Monat
Eine kleine Rubidium-Atomuhr ist verglichen damit 120.000-mal genauer.
Q 07Über welches Protokoll werden die Zeitimpulse von Atomuhren im Internet frei bereitgestellt?
Network Time Protocol
In Österreich etwa empfangen Computer die Zeit auf diesem Weg von den Stratum-1-Servern.
Q 08Welche Zeitskala entsteht durch Abgleich der Atomzeit TAI mit der astronomischen Zeit UT1?
Koordinierte Weltzeit
Atomuhren dienen nicht nur der exakten Zeitmessung von Abläufen, sondern auch der Koordinierung verschiedener Zeitsysteme und -skalen.
Q 09Welche Einrichtung bildet aus den Messwerten der Atomuhren die Internationale Atomzeit?
Internationales Büro für Maß und Gewicht
Die Atomzeit, kurz TAI, beruht auf einem gewichteten Durchschnitt der Messwerte von über 400 Uhren an mehr als 60 Zeitinstituten.
Q 10Seit welchem Jahr ist die Sekunde über die Strahlung von Caesium-133-Atomen definiert?
1967
Eine Sekunde entspricht seither dem 9.192.631.770-fachen der Periodendauer dieser Strahlung.
Q 11Welches Bauteil erzeugt in einer Atomuhr das Wechselfeld, dem die Atome ausgesetzt werden?
Quarzoszillator
Eine Regelschleife passt seine Frequenz immer wieder an, bis sie die Resonanzfrequenz der Atome trifft.
Q 12Welcher Physiker entwickelte an der Columbia University die Grundlagen der Atomuhr?
Isidor Isaac Rabi
Dafür erhielt er 1944 den Nobelpreis für Physik; ein Jahr später regte er den Bau einer Atomuhr an.
Q 13Auf Atomen welches Elements basierte die optische Atomuhr, die das JILA im Februar 2008 zeigte?
Strontium
Die spinpolarisierten Atome wurden dafür in einem Gitter aus Laserlicht gefangen; das Institut sitzt in Boulder im US-Bundesstaat Colorado.
Q 21Welcher Physiker baute 1955 mit J. V. L. Parry in Großbritannien eine Caesiumuhr?
Louis Essen
Die Uhr entstand am National Physical Laboratory und war noch genauer als ihre amerikanische Vorgängerin.
Q 22Für wie viele US-Dollar kam 2011 eine portable Chip-Scale-Atomic-Clock auf den zivilen Markt?
1.500
Die tragbare Uhr, kurz CSAC, hatte ein Volumen von nur 17 cm³.
Q 23Welches Volumen hatte die kompakte Rubidium-Atomuhr, deren Bau 2003 gelang?
40 cm³
Sie nimmt nur ein Watt elektrische Leistung auf und ist erheblich genauer als eine Quarzuhr.
Q 14Welches Unternehmen entwickelte ursprünglich die Caesiumuhr Modell 5071A?
Hewlett-Packard
Später vertrieben Agilent, Symmetricom und zuletzt Microsemi das Modell, das unter anderem im U.S. Naval Observatory läuft.
Q 15Welche Moleküle dienten der ersten Atomuhr von 1949 als Schwingungsquelle?
Ammoniak
Harold Lyons konstruierte sie im National Bureau of Standards; später wurde sie auf Caesiumatome umgerüstet und NBS-1 genannt.
Q 16Welche Universität realisierte mit dem JILA die erste funktionsfähige Atomkernuhr?
Technische Universität Wien
Vorgestellt wurde die Uhr Anfang September 2024; sie nutzt einen Übergang zwischen Energieniveaus von Atomkernen.
Q 17Welche österreichische Behörde betreibt mehrere Atomuhren?
Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen
Zuständig ist dort das Labor für Frequenz und Zeit; seine Master Clock liefert die Zeitskala UTC(BEV).
Q 18In welchem Jahr erhielt Norman Ramsey den Nobelpreis für Physik?
1989
Ausgezeichnet wurde die Verbesserung der Messtechnik bei atomaren Energie-Übergängen, auf der die Zeitmessung mit Atomuhren aufbaut.
Q 19Um welchen Faktor übertrifft die Frequenz sichtbaren Lichts etwa die der Caesium-Mikrowellen?
50.000
Je höher die Frequenz einer atomaren Resonanz ist, desto präziser lässt sie sich messen – der Grundgedanke hinter optischen Atomuhren.
Q 20Als wievieltes Land der Welt konnte China optische Uhren entwickeln?
Achtes
Vorher war das den USA, Deutschland, Großbritannien, Frankreich, Kanada, Österreich und Japan gelungen.
Q 24In welcher Stadt entstand die optische Uhr, die China im Juli 2012 erstmals präsentierte?
Wuhan
Entwickelt wurde sie an der dortigen Akademie der Wissenschaften; sie basiert auf Calcium-Ionen.
Q 25Welches transportable Gerät der PTB verifizierte eine Frequenz von rund 429 Billionen Hertz?
Frequenzkamm
Ein solches Gerät überträgt die Stabilität von Laserlicht ohne Genauigkeitsverlust auf ein periodisches elektrisches Signal.
Q 26Wo leitete Norman Ramsey 1946 als Erster das Physik-Department?
Brookhaven National Laboratory
Ramsey gehörte selbst zu den Initiatoren dieser Forschungseinrichtung.
Q 27Welcher Satellit brachte 2008 den ersten Wasserstoff-Maser in die Erdumlaufbahn?
Giove-B
Der Galileo-Navigationssatellit startete am 27. April; der Maser dient ihm als Zeitbasis für die Ortsbestimmung.
Q 28Wer führte 2001 Atomuhren ein, die auf optischen Gittern basieren?
Hidetoshi Katori
Im Jahr 2003 demonstrierte er das Prinzip, das im Englischen „Optical lattice clock“ heißt.
Q 29Wer war Norman Ramseys Tutor an der Universität Cambridge?
Maurice Goldhaber
In England erwarb Ramsey nach seinem ersten Abschluss von 1935 einen Bachelorgrad in Physik.
Q 30Auf welcher Verbindung basiert die integrierte Atomuhr, die das MIT 2018 beschrieb?
Carbonylsulfid
Die in einen Schaltkreis integrierte Uhr arbeitet im Sub-Terahertzbereich.