Zwei Forschungsteams haben die weltweit ersten Kernuhren vorgestellt. Anstatt Elektronen wie herkömmliche Atomuhren zu verwenden, nutzen diese Geräte Energieübergänge im Kern des Thorium-229-Atoms.
Ein europäisches Team unter der Leitung von Thorsten Schumm von der Technischen Universität Wien sowie eine chinesische Gruppe um Shiqian Ding von der Tsinghua-Universität in Peking veröffentlichten ihre Ergebnisse am 3. und 7. Juni 2026 auf arXiv. Beiden Teams gelang es, die Laserfrequenz präzise auf den Kernübergang zu koppeln, damit die Uhr ihre Ganggenauigkeit über die Zeit beibehält.
Kernuhren versprechen eine deutlich höhere Robustheit und Kompaktheit. Der Atomkern ist vor äußeren Einflüssen weitaus besser abgeschirmt als die Elektronen. Bei Thorium-229 ist die Übergangsenergie zudem so gering, dass sie mittels eines UV-Lasers angeregt werden kann – eine unter den Elementen äußerst seltene Eigenschaft.
Der entscheidende Aspekt ist dabei die Überwachung der Absorption des Laserlichts durch die Atome. Bei Übereinstimmung der Frequenz schwächt sich das Signal ab; weicht sie ab, verstärkt es sich, woraufhin der Laser unmittelbar nachjustiert wird. Die chinesische Versuchsanordnung arbeitet mit einem stärkeren Laser bei gleichzeitig geringerer Thorium-Konzentration im Kristall, wobei die Signale beider Gruppen letztlich vergleichbar ausfielen.
An der Entwicklung der Kernuhr wurde über zwei Jahrzehnte lang gearbeitet. Im Jahr 2024 konnten Wissenschaftler erstmals einen Kernübergang in einem Kristall auslösen und dessen Frequenz exakt bestimmen. Mittlerweile sind diese Uhren zu einem einsatzfähigen Instrument gereift, das nun zur Erforschung neuer physikalischer Phänomene genutzt werden kann.
Welche Möglichkeiten sich daraus künftig ergeben, beginnen Physiker gerade erst zu untersuchen. Fest steht bislang nur eines: Kernuhren eröffnen völlig neue Wege, um in das Innere des Atomkerns vorzudringen und die fundamentalen Naturkräfte auf den Prüfstand zu stellen.
