Sekunde

Sekunde, Einheitenzeichen s, Basiseinheit für die Zeit im Internationalen Einheitensystem (SI-System). Der Name Sekunde leitet sich vom Spätlateinischen pars minuta secunda ab, was „zweiter verminderter Teil (der Stunde)” bedeutet; die Minute ist der „erste verminderte Teil (der Stunde)” (pars minuta prima).

Die Sekunde lässt sich am genauesten mit Hilfe einer Cäsiumatomuhr messen. Darin werden Atome des Nuklids Cäsium 133 zunächst verdampft, wodurch sie die beiden energetisch tiefsten Zustände einnehmen, die Cäsiumatome erreichen können. Die Atome müssen danach magnetisch sortiert werden, so dass nur Atome im tiefstmöglichen Energiezustand in die nachfolgende Kammer gelangen. Dort bringt man diese Atome durch Einstrahlung von Mikrowellen dazu, vom tiefstmöglichen Zustand auf den nächsthöheren zu wechseln. Anschließend folgt eine zweite magnetische Sortierung, da nicht alle Atome diesen Wechsel vollziehen. Nun werden nur die Atome, die ihren Zustand auch tatsächlich gewechselt haben, in einem speziellen Behälter der Uhr auf einen Detektor gelenkt, und es wird die Menge gezählt. Diese Menge ist bei einer bestimmten Frequenz der eingestrahlten Mikrowellen (eigentlich des Mikrowellenfeldes) am größten, und zwar bei 9,192 631 770 Gigahertz (Milliarden Hertz). Daraus lässt sich die Perioden- oder Schwingungsdauer für die elektromagnetische Strahlung ermitteln, die aus dem Wechsel zwischen den Energiezuständen des Cäsiumatoms frei wird. Und daraus kann man schließlich die Dauer der „idealen” Sekunde ableiten: Eine Sekunde ist nach 9 192 631 770 (mehr als neun Milliarden) Periodendauern verstrichen.

Ursprünglich wurde die Sekunde auf die Rotation der Erde um ihre eigene Achse oder auf den Umlauf der Erde um die Sonne zurückgeführt. So definierte man eine Sekunde z. B. von 1900 bis 1956 als 1/86 400 eines mittleren Solartages und ab 1956 als 1/31 556 925,9747 des tropischen Jahres. Weil die Rotationsbewegung der Erde jedoch nicht konstant ist, wurde die Sekunde schließlich 1967 neu festgelegt. Nach dieser atomphysikalischen Definition entspricht eine Sekunde dem 9 192 631 770fachen der Perioden- oder Schwingungsdauer einer elektromagnetischen Strahlung, die beim Übergang zwischen zwei Energiestufen (Hyperfeinstrukturniveaus) des Grundzustands von Atomen des Nuklids Cäsium 133 freigesetzt wird.

Siehe auch metrisches System; CGS-System