Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

Messungen mit einem Quantengravimeter am Observatorium WettzellTypNachricht

Datum 06.04.2017

Wie schnell fällt ein Atom? Was zunächst wie ein Scherz klingt, wird heute tatsächlich gemessen: Wissenschaftler lassen in einer Vakuumkammer Atome fallen und messen die Zeit und den Ort während des freien Falls. Damit lässt sich sehr genau und in kurzer Zeit die Schwerkraft oder genauer gesagt die Fallbeschleunigung "g" messen.

Zu diesem Zweck ist derzeit ein Team von vier Physikern der Humboldt-Universität Berlin am Geodätischen Observatorium Wettzell und misst mit ihrem neu entwickelten Quantengravimeter die Fallbeschleunigung. Denn in Wettzell ist dieser Wert sehr genau bekannt, er beträgt je nach Mondphase und Jahreszeit etwa 9,8083528 m/s2. Dieser Wert wird regelmäßig mit Absolutgravimetern überprüft, in denen ein Tripelprisma als Testmasse durch eine Vakuumkammer fällt und die Position während des Falls mit einem Laserinterferometer gemessen wird. Zwischen den mehrmals im Jahr durchgeführten Messungen erfasst ein supraleitendes Gravimeter die relativen Änderungen.

Mitarbeiter der Humboldt-Universität Berlin vor ihrem Quantengravimeter in Wettzell Quantengravimeter der Humboldt-Universität Berlin in Wettzell Christian Freier, Vladimir Schkolnik und Anne Stiekel (v.l.) von der Humboldt-Universität Berlin vor ihrem Quantengravimeter in Wettzell.

In dem Quantengravimeter besteht die Testmasse aus einem Wölkchen von nur ein paar Millionen Atomen, die, wenn sie auf nur wenige Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt von -273,15 °C heruntergekühlt sind, nur noch eine äußerst geringe Eigenbewegung aufweisen und sich mit gezielten Laserpulsen manipulieren lassen. Auf diese Art werden die Atome vertikal nach oben "geschossen" und landen nach kurzer Zeit wieder am Ausgangspunkt. Durch die Phasenverschiebung, die das Atom während des freien Falls erleidet, kann auf die Geschwindigkeitsänderung und damit auf die Beschleunigung geschlossen werden. Nach einem ersten erfolgreichen Vergleich im Jahr 2013 wird das Instrument nach diversen Verbesserungen nun erneut auf den Prüfstand gestellt.

 Weitere Informationen (in Englisch): https://www.physics.hu-berlin.de/en/qom/research/ai