Der entwickelte Prototyp ist die Weiterentwicklung des bereits im August 2004 von der NIST vorgestellten Teilstücks für eine Mini-Atomuhr. Der Prototyp ist technisch annähernd so hoch entwickelt wie die NIST-F1, eine Atomuhr, die so genau läuft, dass sie nur eine Sekunde in etwa 30 Mio. Jahren verliert. Der große Vorteil der neu entwickelten Miniaturausgabe ist der, dass sie gegenüber dem F1 nicht den Platz von 3,7 Quadratmetern einnimmt und 500 Watt Energie braucht.
Steigerung der Effizienz von GPS-Systemen
Kleine, energieeffiziente Atomuhren sollen in Zukunft die Leistungsfunktion einer Reihe von technischen Geräten verbessern, da die Signale, die sie aussenden, viel leichter koordiniert werden können, so die Forscher. Ein Mobiltelefon könnte auf diese Weise sowohl Signale viel schneller auffangen als auch Störsignale leichter abblocken. Die Effizienz von GPS-Systemen könnte gesteigert werden und genaue Ortsbestimmungen könnten erheblich schneller durchgeführt werden, denn ein exakteres Timing ermöglicht eine präzisere Distanzbestimmung. Darüber hinaus wird durch den geringeren Zeitaufwand, den das Signal braucht um zum Satelliten und wieder retour zu gelangen, weniger Leistung verbraucht. "Mit einer Atomuhr braucht man nur eine Sekunde", stellt Nguyen fest.
Die Zeitanzeige der Uhr erfolgt durch eine spezielle Technik, wodurch sich die Zäsiumatome bei einer Temperatur von 80 Grad Celsius zwischen verschiedenen Energiezuständen mit der Regelmäßigkeit eines Metronoms hin und her bewegen. Zusätzlich verhindern in die Kammer eingelagerte Puffergase, dass das Zäsium beim Auftreffen an die Kammerwände Energie verliert.