L’horloge la plus précise au monde

À fin août dernier, des physiciens américains du National Institute of Standard and Technology (NIST) dévoilaient leurs travaux portant sur une horloge atomique expérimentale la plus précise au monde. Avec une variation de moins d’une seconde en 13,8 milliards d’années, la longévité actuelle attribuée à l’univers, cette pendule fonctionne avec une régularité de battement dix fois supérieure à celle des meilleures horloges atomiques connues. Comparativement aux montres à quartz, elle affiche une précision dix milliards de fois plus élevée !

Il existe deux grandes catégories d’horloges atomiques, rappelle Le Figaro. Les « atomiques micro-ondes » sont les plus anciennes et les plus répandues. Il s’agit là d’envoyer une impulsion d’énergie à un atome de césium qui répond de manière très précise et donne la pulsation du temps. La seconde catégorie est celle des horloges à réseau optique où des lasers excitent les atomes. C’est précisément dans cette dernière que se range la nouvelle venue.

Vers une nouvelle définition de la seconde ?

L’horloge atomique du NIST s’appuie ainsi sur environ 10’000 atomes d’ytterbium, un élément de terres rares, refroidis légèrement au-dessus du zéro absolu (- 273,15 °C). Ces atomes sont piégés dans un réseau de puits optiques en forme de galette formés de rayons laser. Un autre laser, qui « bat » 518 milliards de fois par seconde, crée une transition entre deux niveaux d’énergie dans les atomes pour assurer une vibration d’une régularité encore plus grande qu’avec un atome de césium. Avec cette nouvelle, ce n’est pas moins que la définition internationale de la seconde et donc du temps universel qui pourrait être revue. À l’heure actuelle en effet, la seconde est définie comme l’« unité de temps équivalant à la durée de 9’192’631’770 périodes de la radiation correspondant à la transmission entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133 ».

« Cette avancée en physique a des implications potentielles importantes non seulement pour la précision dans la mesure du temps universel mais aussi sur le GPS et un ensemble de capteurs de différentes forces comme la gravité, le champ magnétique et la température, explique dans Le Monde Andrew Ludlow, physicien au NIST et l’un des principaux auteurs de ces travaux parus dans la revue américaine Science. Il s’agit d’une avancée importante dans l’évolution des horloges atomiques de la prochaine génération actuellement en développement dans le monde. »