Technik - Wie physikalische Erkenntnisse genutzt werden

In diesem Abschnitt der Quantenwelt möchte ich ein paar technische Anwendungen der Physik vorstellen und beschreiben. Dabei werde ich mehr auf die physikalischen Theorien und Erkenntnisse hinter der Technik eingehen, als auf die eigentlichen technischen Details.

Satellitennavigation

Anlass für dieses Kapitel war eine Diskussion im alten Quantenforum zur Frage, ob und wie Erkenntnisse der Relativitätstheorie für die Satellitennavigation verwendet werden. Um diese Frage zu beantworten, ist es natürlich zunächst notwendig, das Prinzip der Satellitennavigation zu verstehen. Ich möchte daher das Kapitel Technik mit einer Erklärung des Global Positioning System (GPS) beginnen.

Atomuhren

Um die Zeit zu messen benötig man möglichst genaue Taktgeber. Solche Taktgeber sollten immer die gleiche Taktfrequenz geben. Erste Taktgeber, mit denen die Zeit gemessen wurde, waren die Naturvorgänge selbst. An den Regelmässigkeiten von Tag und Nacht und den Jahreszeiten und Gestirnen kann man sich auf der Erde orientieren und die vergangene Zeit messen. Sehr genaue Uhren, die die Zeit auf Sekunden genau messen können, kamen erst mit den Pendeluhren im 17. Jahrhundert auf. Heute basiert die internationale Zeit wieder auf natürliche Taktquellen, nämlich auf Resonanzen in der Elektronenschale von Atomen. Das zweite Kapitel dieses Abschnittes ist den Atomuhren gewidmet.