Wissenschaftler in Europa und China haben erstmals funktionsfähige Nuklearklokken gebaut und damit einen Meilenstein in der ultrapräzisen Zeitmessung erreicht. Unabhängige Teams an der Technischen Universität Wien sowie an Instituten in Peking und Shanghai nutzten dafür den Isotopenkern Thorium-229, der in Kristallen aus Calciumfluorid eingebettet und mit Ultraviolettlasern angeregt wird. Die Ergebnisse wurden in dieser Woche in zwei Studien in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Im Unterschied zu herkömmlichen Atomuhren, die Übergänge von Elektronen zwischen Energieniveaus messen, greifen Nuklearklokken direkt auf den Atomkern zu. Dessen Übergänge sind deutlich weniger anfällig für Störungen durch elektrische oder magnetische Felder und Temperaturschwankungen, da der Kern von der Elektronenhülle abgeschirmt wird. Möglich wird das Konzept, weil Thorium-229 einen außergewöhnlich niederenergetischen Übergang im Kern besitzt, der sich mit einem Laser im ultravioletten Bereich ansteuern lässt.

Die Funktionsweise ähnelt dabei etablierten optischen Atomuhren: Ein Laser wird auf eine Frequenz eingestellt, die exakt dem Energiewechsel im Kern entspricht. Weicht der Laser im Betrieb geringfügig von dieser Resonanz ab, ändert sich die Wahrscheinlichkeit, mit der Thorium-229-Kerne in einen angeregten Zustand übergehen. Ein Regelkreis misst diese Abweichung fortlaufend und korrigiert die Laserfrequenz. In einem der Experimente wurden Thorium-229-Kerne in Calciumfluorid-Kristallen fixiert, was ein kompaktes, potenziell transportables Design ermöglicht.

Noch übertreffen die Prototypen die besten Atomuhren nicht. Nach Schätzungen der Forschenden könnten die derzeitigen Nuklearklokken um etwa eine Sekunde in 30 Millionen Jahren driften und liegen damit ungefähr eine Größenordnung hinter den Cäsium-Atomuhren, die heute die offizielle Zeitskala definieren. Langfristig sehen die Teams jedoch Chancen, die Genauigkeit deutlich zu steigern. Perspektivisch könnten solche Uhren globale Navigationssysteme und Telekommunikationsnetze präziser synchronisieren und als empfindliche Sonden für Veränderungen fundamentaler Naturkonstanten oder für Hinweise auf bisher unbekannte Formen von Materie dienen.

Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier hat den Festakt zum Tag der Deutschen Einheit in Bremen für eine eindringliche Warnung vor der Gefährdung der Demokratie genutzt. In seiner voraussichtlich letzten großen Rede zu diesem Anlass sprach er von einer angefochtenen demokratischen Ordnung und mahnte, radikale Kräfte entschieden abzuwehren. Angesichts wachsender Erfolge populistischer und extremistischer Parteien sieht Steinmeier nicht nur Freiheit und Demokratie, sondern auch die innere Einheit des Landes unter Druck.

Steinmeier verwies darauf, dass inzwischen „ein Viertel und mehr“ der Wähler mit ihrer Entscheidung deutlich machten, dass sie sich von wichtigen Grundentscheidungen der Bundesrepublik abwenden. Diese Entwicklung werde begleitet von „unerträglicher politischer Demagogie“, in der Menschen verhöhnt und bedroht würden. Die Diskreditierung demokratischer Verfahren, die Radikalisierung der Öffentlichkeit und die Diffamierung des Kompromisses seien Warnsignale, die man nicht ignorieren dürfe. Populistische Parteien aller Couleur destabilisierten die parlamentarische Demokratie, sagte er.

Deutliche Kritik übte der Bundespräsident an der Rolle der sozialen Medien. Eine „Flut der Manipulationen und der Lügen“ trage zur „schrillen Emotionalisierung“ des politischen Diskurses bei und befeuere extremistische Tendenzen. Steinmeier forderte, die demokratische Streitkultur zu verteidigen und den Kompromiss wieder als Stärke zu begreifen. Ob die Demokratie in Deutschland einer Entwicklung ähnlich der Weimarer Republik entgegengehe, sei nicht entschieden – man habe es „in der Hand“.

Zugleich erinnerte Steinmeier an die historischen Grundlagen des Feiertags. Vor 36 Jahren sei mit der deutschen Wiedervereinigung eine „tiefe Wunde“ geheilt worden, die das Land zuvor über Jahrzehnte in einem „unnatürlichen Zustand der inneren Spaltung“ gehalten habe. Der Tag der Deutschen Einheit sei Anlass, die erste friedliche Revolution für Freiheit und Demokratie in Deutschland und ihre Protagonisten im Gedächtnis zu behalten. Die Errungenschaften der Einheit dürften von aktuellen Krisen nicht überdeckt werden, mahnte Steinmeier, und rief die Bürger dazu auf, sich aktiv für die liberale Demokratie einzusetzen. Er zeigte sich überzeugt, dass diese den aktuellen Belastungen standhalten könne: „Wir sind so viel stärker, als wir glauben.“