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Subject: Stellen von Atomuhren Date: Montag, 13. Dezember 2004 10:47 From: Andr....@ptb.de To: bernhard@schiffner-limbach.de

Sehr geehrter Herr Schiffner!

Klären wir zunächst den Begriff "stellen"

Wenn Sie zwei Uhren nebeneinander stehen haben und die Zeiger stehen nicht gleich, so sagt man: die Uhren gehen verschieden. Das ist salopp, richtiger müßte man sagen: Ihre momentanen Anzeigen unterscheiden sich. Wenn Sie die beiden Uhren einenTag später zum nominell gleichen Zeitpunkt wieder vergleichen und der Unterschied in der Anzeige ist der selbe geblieben, dann heißt das: die Uhren wurden falsch gestellt, aber sie gehen gleich, d. h. ihre Gänge stimmen miteinander überein.

Mit Atomuhren kann man all das auch erleben. Sie haben eine Anzeige wie jede Digitaluhr. Wenn sich zwei Atomuhren in der Anzeige unterscheiden ist mindestens eine kaputt oder außer Betrieb. Der Unterschied liegt immer in Bruchteilen von einer Sekunde. Zum Vergleichen benutzt man das 1 Puls-pro-Sekunde Signal ( 1 PPS), das man an je einer Buchse der beiden Uhren abgreifen kann. Es handelt sich um elektrische Impulse von ca. 2 V mit einer Anstiegszeit des Impulses von wenigen Nanosekunden. Eine Nanosekunde (1 ns) = 10 hoch minus 9 Sekunden.

Ein sog. Zeitintervallmesser dient dazu, den zeitlichen Abstand zweier ansteigender Flanken der Impulse an zwei Kanälen A und B zu bestimmen. Die Messauflösung beträgt 0,1 ns oder besser.

Jede Atomuhr hat einen "Knopf", sowohl die Anzeige auf den richtigen Wert zu stellen wie auch die zeitliche Lage des 1 PPS Ausgangs in kleinen Schritten zu variieren. Damit kann man Uhr A relativ zu Uhr B "stellen", die Anzeige des Zeitintervallmessers auf einen gewünschten Wert einrichten. Wenn man diese Messung am nächsten Tag wiederholt, so stellt man einen anderen Wert als am Vortag fest: Uhr A hat gegenüber Uhr B einen Gang von einigen Nanosekunden pro Tag. Das ist ganz normal. Viele Uhren haben auch noch einen "Knopf", diesen Gang korrigieren zu können, also z. B den Gang von Uhr A möglichst mit dem von Uhr B in Einklang zu bringen.

Bei den Uhren, die wir selbst bauen (www.ptb.de/zeit), tun wir letzteres natürlich nicht, hier ist ja gerade der Nachweis, das A und B sich (nur) um xy unterscheiden die interessante Fragestellung. Wir haben auch einige Atomuhren als Hilfsinstrumente, bei denen dreht man schon mal an den Knöpfen.

Alles klar?

Herzliche Grüpe Andr.... . ____________________________________________________ Dr. Andr.... Physikalisch-Technische Bundesanstalt Fachbereich Zeit und Frequenz, AG 4.42 Time and Frequency Department, AG 4.42 ____________________________________________________

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