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Die ersten Kernuhren mit Thorium-229: Was Wien und Peking erreicht haben
Am 7. Oktober 2026 stellten Teams der TU Wien und der Tsinghua Universität in Peking in Nature unabhängig voneinander die ersten funktionierenden Thorium 229 Kernuhren vor.
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Forschungsantwort
Wichtige Erkenntnisse
- Am 7. Oktober 2026 stellten Teams der TU Wien und der Tsinghua Universität in Peking in Nature unabhängig voneinander die ersten funktionierenden Thorium 229 Kernuhren vor.
- Die Wiener Uhr lief mehr als 24 Stunden ohne Eingriff und erreichte über einen Betriebstag eine Frequenzinstabilität nahe 10⁻¹⁵.
- Die Tsinghua Uhr war den berichteten Messungen zufolge etwa sechsmal stabiler. Das bedeutet nicht automatisch, dass sie auch absolut genauer ist – und keine der beiden Prototypen übertrifft bereits die besten Atomuhren.
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Zwei unabhängige Forschungsteams haben erstmals funktionierende Uhren vorgestellt, die den Takt nicht an Elektronen, sondern an einem Atomkern ausrichten. Die eine Entwicklung stammt von der TU Wien und der deutschen Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), die andere von der Tsinghua-Universität in Peking. Beide Arbeiten erschienen in Nature. 4
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Wie eine Kernuhr die Zeit misst
Herkömmliche Atomuhren nutzen Übergänge von Elektronen in Atomen als Taktgeber. Die neuen Prototypen setzen dagegen auf einen Übergang im Kern des Thoriumisotops Thorium-229. Die Thoriumkerne sind in Kristalle aus Calciumfluorid (CaF₂) eingebettet. Gemessen wird die Frequenz des Lichts, das diesen bestimmten Kernübergang anregt – nicht ein Zerfall oder eine Kernreaktion. 17
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Im Wiener Experiment wurde ein Dauerstrichlaser auf den Kernübergang bei 148 Nanometern abgestimmt. Eine schnelle Rückkopplung korrigierte die Laserfrequenz anhand der Absorptionsspektroskopie der Thoriumkerne. 33
Wien und Peking: unterschiedliche Stärken
Das Team der TU Wien und der PTB zeigte, dass sich sein System selbst stabilisieren und mehr als 24 Stunden ohne Eingriff betreiben lässt. Über einen Betriebstag näherte sich die Frequenzinstabilität dem Wert 10⁻¹⁵. Anschaulich wird das häufig mit einer Abweichung von etwa einer Sekunde in 30 Millionen Jahren beschrieben. Das ist eine Umrechnung der Messgenauigkeit – die Uhr wurde nicht über diesen Zeitraum getestet. 9
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Das Team der Tsinghua-Universität berichtete eine etwa sechsmal höhere Stabilität als für den Wiener Prototyp. Außerdem erzeugten getrennt hergestellte Kristalle nahezu identische Signale; die Messwerte stimmten den Berichten zufolge auf ungefähr drei Teile pro zehn Billionen überein. 19
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Diese Angaben beziehen sich auf unterschiedliche Eigenschaften. Stabilität beschreibt, wie stark sich die Frequenz im Laufe der Zeit verändert. Die Übereinstimmung zwischen Kristallen zeigt, wie gut sich Messungen mit unabhängig hergestelltem Material reproduzieren lassen. Beides ist nicht dasselbe wie die absolute Genauigkeit einer Uhr. Die angegebene Frequenzinstabilität lag bei 5 × 10⁻¹³/√(τ/s) für das Tsinghua-System und bei 3 × 10⁻¹²/√(τ/s) für die PTB-TU-Wien-Kollaboration; τ steht dabei für die Mittelungszeit. 33
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Ein wichtiger Nachweis – aber noch kein Rekord
Dass zwei Labore unabhängig voneinander funktionierende Systeme aufgebaut haben, ist ein starkes Zeichen dafür, dass das Prinzip nicht auf einen einzelnen Versuchsaufbau beschränkt ist. Die Geräte sind jedoch Prototypen. Die veröffentlichten Ergebnisse zeigen nicht, dass sie die besten heute verfügbaren Atomuhren übertreffen. 4
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Auch der Stabilitätsvorsprung der Tsinghua-Uhr widerspricht nicht dem für Wien genannten Wert von etwa 10⁻¹⁵: Die Zahlen beruhen auf unterschiedlichen Messgrößen und Zeitspannen. Wer eine Uhr als „sechsmal besser“ bezeichnet, sollte deshalb dazusagen, welche Eigenschaft genau verglichen wird. 9
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Was Kernuhren künftig ermöglichen könnten
Kernuhren könnten neue Werkzeuge für Tests der Grundlagenphysik liefern. Das Wiener Team nutzte seinen Prototyp, um nach periodischen Schwankungen und langsamen Verschiebungen der Energie des Kernübergangs zu suchen. Damit schränkten die Forschenden Modelle ultraleichter Dunkler Materie ein. Das ist kein Nachweis Dunkler Materie, sondern eine Begrenzung möglicher Modelle. 33
Als weitere Perspektiven nennen die Forschenden präzise Zeitmessung und kompaktere, möglicherweise tragbare Systeme. Die vorliegenden Ergebnisse betreffen jedoch Prototypen – nicht bereits einsatzbereite Lösungen für Satellitennavigation oder andere Infrastrukturen. 4
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Das belastbare Fazit ist daher klar: Zwei unabhängige Teams haben erstmals funktionierende Uhren auf Basis eines Kernübergangs von Thorium-229 gezeigt. Die selbststabilisierende Wiener Uhr, die höhere berichtete Stabilität des Tsinghua-Systems und die Übereinstimmung unabhängig hergestellter Kristalle sind substanzielle Fortschritte. Sie belegen aber noch nicht, dass Kernuhren die besten Atomuhren bereits überholt haben. 9
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Die Leute fragen auch
Wie lautet die kurze Antwort auf „Die ersten Kernuhren mit Thorium-229: Was Wien und Peking erreicht haben“?
Am 7. Oktober 2026 stellten Teams der TU Wien und der Tsinghua Universität in Peking in Nature unabhängig voneinander die ersten funktionierenden Thorium 229 Kernuhren vor.
Was sind die wichtigsten Punkte, die zuerst validiert werden müssen?
Am 7. Oktober 2026 stellten Teams der TU Wien und der Tsinghua Universität in Peking in Nature unabhängig voneinander die ersten funktionierenden Thorium 229 Kernuhren vor. Die Wiener Uhr lief mehr als 24 Stunden ohne Eingriff und erreichte über einen Betriebstag eine Frequenzinstabilität nahe 10⁻¹⁵.
Was soll ich als nächstes in der Praxis tun?
Die Tsinghua Uhr war den berichteten Messungen zufolge etwa sechsmal stabiler. Das bedeutet nicht automatisch, dass sie auch absolut genauer ist – und keine der beiden Prototypen übertrifft bereits die besten Atomuhren.