新纪录：这是目前世界上最精确的时钟请看看身边最普通的时钟。无论它显示什么时间，在绝大多数情况下，它都不准确。因为传统时钟只能呈现一个近似值，其与实际时间的偏差可大可小。其中，原子钟的精度最高。新加坡大学的研究人员刚刚研发出了迄今为止精度最高的原子钟。款时钟基于重金属镥（Lutetium）运行，并创下新的精度纪录：它需要运行550亿年才会出现1秒的偏差。
Neuer Rekord Das ist die mit Abstand genaueste Uhr der Welt Werfen Sie mal einen Blick auf die nächstbeste Uhr. Egal, welche Zeit dort angezeigt wird: Es ist in nahezu allen Fällen nicht die richtige. Denn herkömmliche Uhren können nur einen Näherungswert abbilden, der mehr oder weniger dicht an der tatsächlichen Zeit ist. Am genausten sind Atomuhren. An der Universität Singapur haben Forschende nun das mit Abstand präziseste Exemplar entwickelt. Die Uhr läuft auf Basis des Schwermetalls Lutetium und stellt einen neuen Genauigkeitsrekord auf: Erst nach 55 Milliarden Jahren würde sie eine Abweichung von einer Sekunde zeigen.
作为对比，我们的宇宙年龄为138亿年。因此，新加坡大学研究人员开发的这款时钟，其精度是此前最佳原子钟的十倍。
Zum Vergleich: Unser Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt. Damit ist die von Forschern der Universität Singapur entwickelte Uhr zehnmal präziser als die bislang besten Atomuhren.
原子钟是我们日常生活的基础。在我们的许多生活领域中，原子钟不可或缺。例如，没有原子钟，就没有卫星导航——因为即使是微秒级的偏差，也会导致数百米的定位误差。原子钟还用于同步互联网、证券交易所的交易，并确保电网的稳定运行。
Grundlage unseres Alltags Atomuhren sind in vielen Bereichen unseres Lebens unentbehrlich. Ohne sie gäbe es etwa keine Satellitennavigation – denn schon Abweichungen von einer Mikrosekunde führen zu Ortungsfehlern von mehreren Hundert Metern. Atomuhren synchronisieren auch das Internet, den Handel an den Börsen und sorgen für die Stabilität von Stromnetzen.
新加坡研究人员在精度上取得的这一飞跃，可能会带来巨大的进步。科学家们在专业期刊《自然》（Nature）上撰文指出，这一突破不仅涉及基础物理学，也涉及实际应用。
Der von den Forschenden in Singapur erzielte Sprung in der Genauigkeit könnte enorme Fortschritten ermöglichen, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt »Nature«. Sie betreffen demnach nicht nur die Grundlagen-Physik, sondern auch praktische Anwendungen.
原子钟的工作原理：极高精度的原子钟的核心都是一个离子，即带电的原子。离子被真空腔中的电场固定，并受到激光的照射。
Wie Atomuhren funktionieren Das Zentrum extrem genauer Atomuhren bildet jeweils ein Ion, also ein elektrisch geladenes Atom. Es wird von elektrischen Feldern in einer Vakuumkammer festgehalten, wo es von einem Laser beschossen wird.
布伦瑞克德国联邦物理技术研究所（PTB）时间实验室内的原子钟组件。照片：Julian Stratenschulte / dpa 如果该激光具有正确的能量，离子中的一个电子就会跃迁到更高的能级。第二台激光器会检查这一过程是否发生。如果没有，第一台激光器就会自动重新调整。种反馈机制稳定了激光的辐射。种辐射每秒包含固定数量的振荡——在某种程度上可以说是钟摆：振荡次数用来计量时间。
Verschiedene Aufbauten, die Teile einer Atomuhr sind, im Zeitlabor der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig Foto: Julian Stratenschulte / dpa Hat dessen Licht die richtige Energie, springt ein Elektron in dem Ion auf ein höheres Energieniveau. Ein zweiter Laser prüft, ob das geschehen ist. Andernfalls wird der erste Leser automatisch nachjustiert. Diese Rückkopplung stabilisiert die Strahlung des Lasers. Diese Strahlung enthält eine feste Anzahl von Schwingungen pro Sekunde – gewissermaßen das Pendel der Uhr: Die Anzahl der Schwingungen misst die Zeit.
对于铯原子钟来说，这个数字是每秒超过90亿次。通常的规律是：频率越高，时间测量就越精准。就是新型钟表特别的原因 在新型镥原子钟中，激光辐射的振荡频率明显更高，达到了每秒353.6万亿次。而且与基于其他元素的原子钟不同，它对温度变化和磁场具有极高的不敏感性。“即使把镥原子钟从地球上最热的地方——死亡谷，带到南极高原最冷的地方，它也能保持稳定，”新加坡大学的默里·巴雷特（Murray Barrett）说道。
Bei einer Cäsium-Atomuhr sind es mehr als 9 Milliarden Schwingungen pro Sekunde. Generell gilt: Je höher die Frequenz, desto genauer lässt sich die Zeit messen. Darum ist die neue Uhr so besonders In der neuen Lutetium-Uhr schwingt die Laser-Strahlung deutlich öfter, nämlich 353,6 Billionen Mal pro Sekunde. Und im Gegensatz zu Atomuhren, die auf anderen Elementen basieren, ist sie wesentlich unempfindlicher gegen Temperaturänderungen und Magnetfelder. »Die Lutetium-Uhr bliebe sogar stabil, wenn man sie vom heißesten Ort auf der Erde, dem Death Valley, zum kältesten Ort auf dem Hochplateau der Antarktis bringt«, sagt Murray Barrett von der Universität Singapur.
为了测定其准确性，巴雷特和他的同事们并排建造了两台这样的钟并对时间测量结果进行了比对。在此过程中，研究团队遇到了一个意想不到的问题：这些钟如此精准，以至于它们甚至能对微小的高度差做出反应。
Um ihre Genauigkeit zu bestimmen, bauten Barrett und seine Kollegen zwei solche Uhren nebeneinander auf und verglichen die Zeitmessungen. Dabei stieß das Team auf ein unerwartetes Problem: Die Uhren sind so genau, dass sie schon auf geringe Höhenunterschiede reagieren.
因为正如阿尔伯特·爱因斯坦的相对论所表明的那样，时间取决于引力。由于地球引力随着高度的增加而减弱，因此地球表面的时钟比太空中的时钟走得慢。对于地球静止轨道卫星来说，这种效应每天约为50微秒。
Denn wie die Relativitätstheorie von Albert Einstein zeigt, hängt die Zeit von der Schwerkraft ab. Da die Schwerkraft der Erde mit der Höhe abnimmt, laufen Uhren auf der Erdoberfläche langsamer als im Weltall. Bei einem geostationären Satelliten macht dieser Effekt etwa 50 Mikrosekunden pro Tag aus.
五毫米的高度差改变一切。据研究人员报告，对于镥原子钟而言，仅仅五毫米的高度差就会导致可测量的差异，因此必须进行校正。
Fünf Millimeter Höhenunterschied ändern alles Wie die Forscher berichten, führte bei den Lutetium-Uhren bereits ein Höhenunterschied von fünf Millimetern zu einem messbaren Unterschied und musste daher korrigiert werden.
但研究人员认为这更像是一种优势而非劣势：因为重力不仅取决于高度，还取决于地球内部物质的精确分布。因此，利用镥原子钟甚至可以观测火山下方岩浆房的变化，或绘制矿产资源分布图。
Die Forscher sehen darin aber eher einen Vorteil als einen Nachteil: Denn die Schwerkraft hängt nicht nur von der Höhe ab, sondern auch von der genauen Verteilung der Materie im Inneren der Erde. Deshalb könne man mit Lutetium-Uhren sogar Veränderungen in Magmakammern unter Vulkanen beobachten oder Rohstoffvorkommen kartieren.
不过，这些超级时钟目前仍然体积过大，操作起来也过于繁琐。研究人员现在希望将该系统微型化，从而开发出一款可携带的镥原子钟。
Noch sind die Superuhren dafür allerdings zu groß und zu umständlich zu handhaben. Die Forscher wollen das System nun miniaturisieren und so eine transportable Lutetium-Uhr entwickeln.
在美国科罗拉多州的博尔德，有一座原子钟，它是美国国家标准与技术研究院（NIST）官方时间标准的一个来源。然而，去年猛烈的风暴导致停电，使系统失去了同步。后果详见此处。
In Boulder im US-Bundesstaat Colorado steht eine Atomuhr, die eine Quelle für die offizielle Zeit des National Institute of Standards and Technology ist. Im vergangenen Jahr sorgten heftige Stürme allerdings für einen Stromausfall, der die Systeme aus dem Takt brachte. Die Folgen lesen Sie hier.