Ein Jahr optische Uhr: Wie das BEV die Zeitmessung von morgen mitgestaltet 29.09.2026 - Seit einem Jahr tickt im Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen – BEV eine der präzisesten Uhren der Welt. Im ersten Betriebsjahr hat sie bereits zu einem internationalen Forschungserfolg beigetragen, der im Fachjournal „Nature" erschienen ist. Außerdem haben die Experten des BEV genau vermessen, wie die Erdanziehung den Gang der Uhr beeinflusst.
Am 29. September 2025 wurde im BEV eine optische Ytterbium-Ionenuhr installiert. Sie wurde im Rahmen des FFG-Projektes AQUclock gemeinsam mit der TU Wien angeschafft. Die Uhr steht in einem klimatisierten und erschütterungsgeschützten Labor im Metrologie-Gebäude des BEV in der Arltgasse im 16. Bezirk in Wien. Ihr Herzstück ist ein einzelnes Ytterbium-Ion. Es wird von elektrischen Feldern festgehalten und fast bis zum absoluten Nullpunkt gekühlt. Ein Laser regt das Ion an. Das Laserlicht schwingt rund 688 Billionen Mal pro Sekunde und dient als Taktgeber der Uhr.
Ein Baustein für die Uhr der Zukunft: die Kernuhr
Die hochgenaue Zeit- und Frequenzmessung des BEV kommt auch der Grundlagenforschung zugute. Forschende der TU Wien, der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig und des Max-Born-Instituts in Berlin haben gemeinsam mit dem BEV einen wichtigen Schritt in Richtung einer sogenannten Kernuhr gesetzt. Die Ergebnisse wurden am 16. September 2026 online im renommierten Fachjournal „Nature" veröffentlicht.
„Herkömmliche Atomuhren nutzen die Elektronen in der Hülle eines Atoms als Taktgeber. Eine Kernuhr nutzt dagegen den Atomkern selbst, konkret den Kern von Thorium-229, eingebettet in einen Kristall“, erklärt Thorsten Schumm, Professor an der TU Wien und einer der führenden Köpfe hinter der Entwicklung der Atomkernuhr. Weil der Kern besser gegen Störungen von außen abgeschirmt ist, gelten Kernuhren als vielversprechender Weg zu besonders stabilen und robusten Uhren.
Bisher musste man den Kristall mit Laserlicht bestrahlen und danach rund zehn Minuten lang das schwache Nachleuchten der Kerne messen. Dem Team gelang es nun erstmals, die Anregung der Thorium-Kerne direkt zu erfassen. Dazu misst es, wie viel Laserlicht der Kristall „schluckt". Das funktioniert in Echtzeit und verkürzt den Messzyklus um etwa das Hundertfache. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um eine Uhr laufend auf den Takt der Atomkerne nachregeln zu können.
Das BEV lieferte dafür über eine Glasfaserverbindung das hochgenaue Referenzsignal an die TU Wien. Je nach Verfügbarkeit stammte es von einem Wasserstoff-Maser oder von der neuen optischen Uhr. Ein Mitarbeiter des BEV, Dipl.-Ing. Thomas Riebner ist Mitautor der Studie.
Wie hoch steht die Uhr? Einstein im Messlabor
Nach Albert Einsteins Relativitätstheorie vergeht die Zeit umso langsamer, je stärker die Schwerkraft wirkt. Eine Uhr im Tal läuft also minimal langsamer als eine baugleiche Uhr auf einem Berg. Optische Uhren sind so genau, dass bereits ein Höhenunterschied von rund zehn Zentimetern messbar wird. Um die Uhr des BEV mit anderen Uhren weltweit vergleichen zu können, muss man daher genau wissen, wo sie im Schwerefeld der Erde steht.
Genau hier zeigt sich, warum Eichen und Vermessen im BEV zusammengehören. Die Vermessungsfachleute des Bundesamtes errichteten am Dach des Metrologie-Gebäudes eine eigene GNSS-Station. Diese zeichnete sechs Wochen lang Satellitensignale auf. Mit Präzisionsnivellement und trigonometrischer Vermessung wurde die Position anschließend über mehrere Stockwerke bis zur Uhr im Labor übertragen. Zum Abschluss wurde das Schwerepotential am Standort der Uhr mithilfe eines Schwerefeldmodells berechnet. In dieses Modell flossen 44.652 Schweremessungen aus Österreich und den Nachbarländern ein.
Das Ergebnis: Die Uhr in der Arltgasse läuft schneller als auf der gemeinsamen Bezugsfläche der internationalen Zeitskala, um rund 0,8 Millionstel Sekunden pro Jahr. Diese Abweichung wird nun rechnerisch korrigiert. Die erreichte Genauigkeit entspricht einer Höhe von etwa fünf Zentimetern und erfüllt damit die Anforderungen der optischen Uhr. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift „Vermessung & Geoinformation" (Ausgabe 2/2026) veröffentlicht.
Ausblick
Der Präsident des BEV, Mag. (FH) Claus Kahn, freut sich: „Das erste Jahr zeigt, was möglich ist, wenn Metrologie, Geodäsie und Forschung eng zusammenarbeiten. Das BEV leistet damit einen Beitrag zur Zeitmessung der Zukunft."
Auch Peter Ertl, Vizerektor für Forschung, Innovation und Internationales an der TU Wien, freut sich über den erfolgreichen Einsatz der Atomkernuhr: „Die Atomkernuhr ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie an der TU Wien nicht nur Grundlagenforschung auf Weltklasseniveau betrieben wird, sondern auch Technologien entwickelt werden, die ihren Weg in die Anwendung finden.“
Künftig soll die optische Uhr zur Realisierung der koordinierten Weltzeit UTC beitragen. International wird derzeit diskutiert, die Sekunde auf Basis optischer Uhren neu zu definieren.