Besser als Atomuhr Forscher tüfteln am genauesten Uhren-Modell

Optische Uhren sind genauer als jede andere Uhr und könnten schon bald die Atomuhr ablösen. Forscher aus Braunschweig haben gezeigt, dass die Sekunde mit ihnen dennoch neu definiert werden kann.

Das sind die teuersten Uhren der Welt
Nein, für den Preis von 2.424.074 Euro (UVP) bekommt der Kunde nicht zwei Uhren. Aber eine, deren Rückseite aussieht wie eine normale Uhr. Patek Philippes Grandmaster Chime ist das aktuell teuerste Modell der Manufaktur aus Genf, die als eine der wenigen Luxusuhrenmarken noch in privater Hand ist und nun von Thierry Stern geführt wird. Die Grandmaster Chime ist eine Minutenrepetition. Das bedeutet, dass nach dem Betätigen eines Schiebeschalters, mehrere Gongtöne die Uhrzeit mitteilen. Diese technische Ausstattung gehört zu den sogenannten "Grand Complications", die besonders aufwändig sind und nur von Uhrmachern mit langer Erfahrung montiert werden können. Was kann die Uhr noch? Mondphase, ewiger Kalender, Alarm mit Zeitschlag, Anzeige der noch zur Verfügung stehenden Gangreserve, zweite Zeitzone, vierstellige Jahresanzeige - sogar die Position, in der sich die Krone gerade befindet, ist abzulesen. So weiß der Nutzer, ob er beim Drehen der Krone das Uhrwerk oder die Feder für das Schlagwerk aufzieht, die Zeiger oder den Alarm einstellt. Quelle: PR
Die Breguet Taschenuhr Classique Grande Complication besitzt - hier gut zu erkennen in der Öffnung - ein Tourbillon, das zu den komplizierteren Mechanismen im Uhrenbau zählt. Früher beherrschten nur wenige Manufakturen diese Technik, inzwischen einige mehr. Das Tourbillon ist jedoch eigentlich eine Erfindung für die Taschenuhr, nicht die Armbanduhr. Die Unruh, die den Takt der Uhr vorgibt, wird von der Schwerkraft beeinflusst. Umso mehr, wenn sie wie bei einer Taschenuhr, die meiste Zeit in einer Position verweilt. Um diesen Einfluss auszugleichen wurde das Tourbillon entwickelt. Es dreht den ganzen Unruh-Teil einmal pro Minute um die eigene Achse. Die Breguet für 843.200 Euro besitzt zudem ein Läutwerk, die sogenannte Minutenrepetition, die mittels Klangfedern die Uhrzeit anzeigt, wenn ein Schieberegler betätigt wird. Quelle: PR
Bei dieser Uhr gestaltet der Käufer den Preis ein wenig mit. Gut - unter einer Million wird er nicht liegen . Das ist der Basispreis . Und es ist sicher die außergewöhnlichste Weise, eine Uhr zu veredeln, die mit der Funktion nichts zu tun hat. Das kleine Schiff im Foto ist ein Skulptur von Willard Wigan. Der erarbeitet in Wochen kleine Kunstwerke, die so winzig sind, dass sie nicht nur in ein Nadelöhr passen - dort baut er sie normalerweise auch ein. In Zusammenarbeit mit Greubel & Forsey gibt es die Chance, so eine Skulptur in die Uhr zu bekommen. Betrachtet wird sie durch eine Lupe an der Seite des Gehäuses. Natürlich kann die Uhr noch mehr: Gangreserve von 72 Stunden und ein Tourbillon sind verbaut. Quelle: PR
Doch, auch unter einer halben Million Euro gibt es unerschwingliche Uhren. Die All-in-One von Chopard wurde dieses Jahr vorgestellt und kostet 369.310 Euro - mit Diamanten: 395.690 Euro. Dafür bekommt der Besitzer allein 3,01 Karat an Diamanten - 60 Stück. Die Differenz von 26.380 Euro zeigt aber: Der Preis kommt von der Mechanik. Das Uhrwerk mit Tourbillon ist ein Chronometer. Das heißt, das Uhrwerk musste sich einer Genauigkeitsprüfung unterziehen. Sieben Tage hält die Feder das Uhrwerk in Gang. Auf der Rückseite sind unter anderem abzulesen: Gangreserve und Sonnenauf- und Untergangszeiten von Genf. Quelle: PR
Sicher sind folgende Fakten: Die Uhr ist 50,55 Millimeter tief und von der Metallschlaufe bis zum Boden 131,7 Millimeter hoch. Sie trägt den Namen 57260 - 57 für die Zahl der verbauten Komplikationen, 260 für das Alter des Herstellers, die Marke Vacheron Constantin. Die Uhr besitzt aber auch Neuheiten, von denen es schwer zu begreifen ist, was sie tun. Der retrograde Schleppzeiger-Chronograph, zum Beispiel. Retrograde ist ein Zeiger, der sich nicht im Kreis dreht, sondern eher wie eine Tachonadel funktioniert. Der Schleppzeiger ist dafür da, Zwischenzeiten zu messen. Und es geht weiter: Neun astronomische Kalenderfunktionen, die Sonnenwenden, Tierkreiszeichen oder Stunde und Minute der Sternzeit anzeigen. Die Sonnenaufgangszeit für den Besitzer oder die Dauer des Tages werden ebenfalls dargestellt. Acht hebräische Kalenderfunktionen sind enthalten, darunter das Alter des hebräischen Jahres. Und und und. Ein Superlativ. Auch beim Preis - nur der ist nebulös. "Ein vielfaches der Tour de L'ill", heißt es bei Vacheron Constantin. Die kostet eine Million. Wenn man gegenüber der Manufaktur die acht Millionen Dollar erwähnt, die das amerikanische Magazin Forbes als Kaufpreis wissen will, dann wird nicht gedroht, eine Gegendarstellung zu erwirken. Sie ist teuer. Das ist Fakt. Quelle: PR
Die Manufaktur Parmigiani gehört zu den etwas unbekannteren Marken im Reigen der Luxusuhrenhersteller. Ihr Namensgeber ist Uhrmacher und restaurierte historische Uhren, bevor er seine eigene Marke gründete mit der Unterstützung der Stiftung Sandoz Family Foundation. Aktuell ist das Modell Tecnica Ombre Blanche für 716.000 Euro. Die Uhr hat eine Minutenrepetition und ihre Klangfedern mit dem Zusatz "Kathedral" sollen einen besonders beeindruckenden Ton erzeugen. Dazu besitzt sie einen Tourbillon, der ursprünglich für Taschenuhren entwickelt wurde und die Auswirkungen der Schwerkraft auf die Unruhe ausgleichen soll. Ebenfalls dabei: ein ewiger Kalender. Quelle: PR
Auf Anhieb ist nur zu erahnen, was Audemars Piguet alles in die Royal Oak Offshore Grande Complication Squelette verbaut hat, um den Preis von " etwa 800.000" Euro zu errechnen. Sie besitzt ein Automatikwerk, muss also nicht aufgezogen werden. Die Minutenrepetition lässt via Klangfedern die Zeit erschallen. Der ewige Kalender heißt, dass die Datumsanzeige auch nach Schaltjahren noch exakt läuft. Sie zeigt auch die Kalenderwoche an. Der Chronograph, also die Stoppuhr, nimmt auch Zwischenzeiten - die Funktion heißt auch Schleppzeiger oder - noch schöner - Rattrapante. Und natürlich zeigt sie auch Stunde, Minute und Sekunde an. Und die Bauteile des hoch komplexen Uhrwerks wurden dann auch noch an den Stellen ausgespart, wo das technisch keine Einschränkung der Funktion oder Stabilität bedeutet - die Skelettierung. Auflage: drei Stück. Quelle: PR
Die harten Fakten: Gehäuse aus Weißgold, 44mm Durchmesser, Wasserdicht bis 5 atm, Jaeger-LeCoultre Kaliber 182, mechanischer Handaufzug, 1406 Einzelteile, 50 Stunden Gangreserve Funktionen: Stunde, Minute, Tag, Monat, Schaltjahr, Ewiger Kalender, Minute Repeater, Tourbillon. Der Preis: 1.310.000 Euro. Der poetisch klingende Name: Duomètre à Grande Sonnerie aus der Hybris Artistica Kollektion von 2014. Das Uhrglas besteht nicht aus Saphirglas, das in der gehobenen Preisklasse üblich ist. Es wird aus einem Bergkristall geschliffen, der das Licht anders bricht. Der Hersteller empfiehlt die Uhr mit folgenden Worten: "Diese volumenreich konzipierte Uhr katapultiert ihren Träger in eine Welt der weisen und energiegeladenen Uhrmacherkunst." Quelle: PR
Ausnahmsweise mal die Rückseite. Die der Portugieser Sidérale Scafusia von IWC zeigt das Sternenbild über einem Ort an, den der künftige Besitzer auswählt. Bei einem Preis von 650.000 Schweizer Franken ist das nicht zu viel verlangt. Den Europreis verrät der Hersteller nur auf Anfrage. Damit soll gewährleistet werden, dass die Uhr weltweit das gleiche kostet. Dieses 2011 vorgestellte Modell bietet dem Käufer noch mehr Chancen, es individuell zu gestalten. Das ist eher die Ausnahme in der Welt der High-End-Uhren. Zehn Jahre habe man für die Uhr gearbeitet, heißt es bei IWC. Herausgekommen sind unter anderem eine Gangreserve von 96 Stunden und ein ewiger Kalender. Die rotierende Himmelsscheibe zeigt mehr als fünfhundert Sterne und Sternbilder. Auf der Rückseite ebenfalls abzulesen: die Zeiten von Aufgang und Untergang der Sonne - natürlich unter Berücksichtigung der Sommer- und Winterzeit. Die Vorderseite ist dagegen fast ein wenig unspektakulär, da sie sich - neben dem Tourbillon und der Gangreserve - auf die Zeitanzeige beschränkt. So sieht sie aus der Ferne fast bescheiden aus. Quelle: PR
Warum nur eine, wenn man vier verbauen kann? Die Excalibur-Quatuor-Silicium von Roger Dubuis besitzt gleich vier Unruhespiralen - der Effekt soll ebenso wie ein Tourbillon den Effekt des Schwerkraft auch mechanische Uhrwerke ausgleichen. Ihren Namen trägt sie auch, weil Silizium statt Metall verarbeitet wurde. Vorgestellt wurde sie bereits 2013 - bis heute ist sie mit einem Preis von 1.044.000 Euro die teuerste Uhr der Manufaktur. Quelle: PR
Die Grand Complication ist das derzeit teuerste Modell der Glashütter Manufaktur Lange & Söhne. Auch wenn Sie bereits 2013 vorgestellt wurde: Von den sechs Exemplaren, die gebaut werden, sind erst zwei fertiggestellt. Das ist nicht unüblich in der Welt der extrem komplizierten Uhren, da meist ein ausgewählter Uhrmacher sie zusammenbaut. 876 Teile sind das in diesem Falle allein im Uhrwerk, für die Produktion der Einzelteile, Montage, Kontrolle und Endabnahme vergeht ein Jahr. Knapp zwei Millionen Euro war der Kaufpreis, denn es haben sich laut Lange & Söhne mehr ernsthafte Sammler gemeldet, als Stücke produziert werden. Was bekommen die nun? Die Uhr besitzt eine Grande Sonnerie, einen ewigen Kalender und eine Chronograph-Rattrapante-Funktion mit blitzender Sekunde. Das Watchwiki definiert "blitzende Sekunde" so: "Eine kleine Sekundenanzeige, bei welcher der Sekundenzeiger eine volle Umdrehung pro  Sekunde absolviert.  Dieser Weg ist in vier oder fünf Sprünge (Teilabschnitte) unterteilt und ermöglicht damit die Ablesbarkeit von 1/4 bzw. 1/5 Sekunden."
Je teurer die mechanische Uhr, desto wahrscheinlicher, dass sie viele verschiedene Anzeigen hat - und das Auge schnell verwirrt ist. Richard Mille ist eine kleine Manufaktur mit sehr außergewöhnlichen Uhren - die für das Auge wie ein Wimmelbild sind. Die RM 56 ist in Zusammenarbeit mit dem Formel-1-Fahrer Felipe Massa entstanden. Und da es die zehnjährige Kooperation des Fahrers und des Uhrmachers besiegelt - gibt es eine für die Luxusuhrenindustrie übliche Limitierung: Zehn Stück. Das Gehäuse ist transparent, darunter verbergen sich Tourbillon und Schleppzeiger-Chronograph. Wichtig für alle Interessenten: Der Hersteller entwickelt die Uhren so, dass sie den Sport, mit dem sie verknüpft sind, schadlos überstehen. Von Golf bis Tennis. Das hat seinen Preis: 2.062.500 Euro. Quelle: PR

Ticktack, ticktack - es ist dieses Geräusch, was wohl viele mit einer klassischen Uhr verbinden. Gleichmäßig und ruhig schwingt das Pendel. Zu ruhig für die Wissenschaft, der dieses Intervall schon lange nicht mehr reicht. Deshalb tüfteln Forscher an immer genaueren Zeitmessern. Denn: Je häufiger der Taktgeber einer Uhr pro Sekunde schwingt, desto genauer lässt sich die Sekunde bestimmen und desto weniger geht die Uhr im Laufe der Jahre falsch.

Lange galt die Cäsium-Atomuhr als die genaueste Uhr der Welt. Was bei der klassischen Wanduhr das Pendel ist, ist hier eine atomare Schwingung. Neun Milliarden Mal pro Sekunde schwingt es. Doch es geht noch hektischer und damit noch genauer. An der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig arbeiten Forscher an einem möglichen Nachfolger: der optischen Uhr. Die atomare Schwingung ist hier noch einmal rund 100 000 Mal schneller.

Wie eine klassische Uhr sieht die optische Uhr allerdings nicht aus. Auf einem großen Tisch im Labor der PTB sind zahlreiche winzige Spiegel angebracht, die Laserstrahlen hin und her leiten. Hier werden die normalerweise viel zu feinen Schwingungen des Lichts messbar gemacht. „Da sind schon viele Doktorarbeiten reingeflossen“, sagt Christian Lisdat, Arbeitsgruppenleiter bei der PTB.

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In der Uhr befinden sich mehrere Tausend Strontiumatome in einem Gitter aus Laserlicht. Die Physiker der PTB regen die Atome mit einem weiteren Laser an, um Übergänge der Elektronen auszulösen und anschließend die Schwingungen der Atome zählen zu können. „In zehn Jahren könnte die optische Uhr die Cäsium-Atomuhr ablösen“, meint Wissenschaftler Lisdat. Genauer ist sie jetzt schon, allerdings noch etwas unzuverlässig. „Ein lautes Türenknallen reicht manchmal schon und der Laser kommt aus dem Lot“, berichtet er. Dann kommt es bei der Uhr zu Ausfällen.

Um diese Unsicherheit auszugleichen, kombinierten die Wissenschaftler die optische Uhr mit einem Maser, der einem Laser im Mikrowellenbereich entspricht, der bei Ausfällen einsprang. Das gekoppelte System lief 25 Tage lang und konnte die Messunsicherheit geringer halten als zuvor. So gering, dass der Verlust seit Beginn des Universums vor etwa 14 Milliarden Jahren nur 100 Sekunden betragen würde. „Auf der Welt gibt es vielleicht zwei oder drei Uhren, die genauer sind. Aber bei der Stabilität stehen wir dafür super da“, sagt Lisdat.

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Auf den ersten Blick wirkt die Arbeit der PTB-Wissenschaftler, als sei sie nur etwas für Detailverliebte. „Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die heutigen Forschungsuhren morgen technisch eingesetzt werden und es dann wieder eine nächste Generation gibt, an der gerade geforscht wird“, meint Thomas Udem vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Die optischen Atomuhren seien gerade im Begriff den Bereich der Forschung zu verlassen, während die Cäsium-Atomuhren im Alltag bei der Synchronisation von Datennetzen also zum Beispiel beim Übermitteln einer E-Mail und bei der Satellitennavigation, die heute fast jeder Smartphone-Besitzer nutzt, eingesetzt würden.

Auch Lisdat meint: „Natürlich ist das für den Wecker zuhause und den Fahrplan der Bahn irrelevant.“ Für Highspeed-Trading im Bankensektor oder der Satellitennavigation sei eine noch genauere Bestimmung der Sekunde aber sehr nützlich. Er ist deshalb zuversichtlich, dass die optische Uhr der Welt schon bald den Takt vorgeben wird.

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