Eine neue Art, Atomuhren zu bauen, könnte GPS noch besser machen
Eines der Wunder der modernen Welt, das wir für selbstverständlich halten, ist GPS. Dank des Globalen Positionierungssystems und seines Netzwerks aus präzise positionierten Satelliten kann sich jeder auf der Erdoberfläche auf wenige Meter lokalisieren. Das ist eine Bequemlichkeit, für die Navigatoren noch vor hundert Jahren getötet hätten.
Trotzdem ist GPS nicht perfekt. Manchmal verlieren wir das GPS-Signal, wenn wir durch Tunnel fahren, und manchmal ist das Signal nicht annähernd so genau, wie es sein sollte. Selbst für ein modernes Wunder kann GPS immer noch Kopfschmerzen bereiten. Eine neue Erfindung könnte dies jedoch beheben, indem die auf den GPS-Satelliten verwendeten Atomuhren auf eine tragbare Größe verkleinert werden.
GPS funktioniert aufgrund einer Reihe unglaublich genauer Uhren, die in jedes Mitglied der Satellitenkonstellation eingebaut sind. Diese Atomuhren sind so genau, dass sie alle zehn Milliarden Jahre weniger als eine Sekunde verlieren. Diese Präzision ist wichtig, da GPS-Systeme bei der Berechnung Ihrer Position Zeiteffekte aus Einsteins Relativitätstheorie berücksichtigen müssen. Wenn die Onboard-Uhr auch nur einen Bruchteil einer Sekunde aus ist, könnte es Ihre Position von Dutzenden oder Hunderten von Metern falsch berechnen.
Wenn das GPS-Gerät in Ihrem Auto oder Telefon die Verbindung zu den GPS-Satelliten über Kopf verliert, verliert es auch die Verbindung zu diesen hyperpräzisen Uhren. Das Ergebnis ist, dass wir ungebunden und verloren werden. Um dieses Problem zu beheben, hat eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of Sussex in England eine Möglichkeit entwickelt, Atomuhren so weit zu verkleinern, dass sie wirklich tragbar werden können.
Der Durchbruch beruht auf der zentralen Funktionsweise von Atomuhren. Atomuhren halten die Zeit, indem sie sich auf die Frequenz des von einem bestimmten Atom emittierten Lichts beziehen. Das eigentliche Gerät, das diese Frequenz misst, wird als Kamm bezeichnet, und es ist normalerweise eine der größten Komponenten in einer modernen Atomuhr. Die Sussex-Forscher haben einen Weg entwickelt, die Größe des Kamms drastisch zu reduzieren, indem sie ihn in einen winzigen Chip integrieren.
Das Ergebnis ist ein winziger Zeitmessungschip, der wesentlich weniger Strom verbraucht als eine Standard-Atomuhr. Es ist noch ein langer Weg, bis kleine Atomuhren ihren Weg in das tägliche Leben finden, aber dies ist ein wichtiger Meilenstein, der zeigt, dass diese Uhren auf dem Weg sind.