Une horloge qui ne perdrait pas une seconde. Même si vous la laissiez fonctionner pendant des milliards d’années. C’est ce que promet l’horloge nucléaire mise au point par des chercheurs.
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Pour l'horloge comtoise, c'est le balancement du pendule qui marque le passage du temps. Poétique. Mais assez peu précis, tout de même. Beaucoup moins en tout cas que le décompte des oscillations d'un rayon laser. Surtout lorsque ledit rayon laser est couplé à un système quantique - les électrons d'un atome de césium, par exemple, qui basculent d'un état à un autre - qui réagit de manière extrêmement sélective à une fréquence donnée. Une façon de maintenir la fréquence du laser - en d'autres mots, le nombre de ses oscillations - presque parfaitement stable. C'est le principe de l'horloge atomique.
Un laser et des noyaux de thorium
Et depuis quelques décennies, des physiciensphysiciens imaginent pouvoir atteindre une précision encore plus grande en comptant, pour maintenir la fréquence du laser, non pas sur des atomes, mais sur des noyaux d'atomes. C'est l'idée de l'horloge nucléaire. Une horloge moins soumise aux perturbations de type champs électromagnétiqueschamps électromagnétiques parasitesparasites que sa cousine, l'horloge atomiquehorloge atomique.
Seulement, faire basculer des noyaux atomiques entre deux états demande de l'énergieénergie. Mille fois plus que celle véhiculée par les photonsphotons d'un laser. Sauf... dans le cas du thoriumthorium. Alors si l'on connait très précisément la différence d'énergie entre les deux états de ce noyau, tout devient possible. Et depuis des décennies, les physiciens ont cherché à la déterminer. Mais ce n'est qu'en avril dernier, qu'une équipe de l'université de Vienne (Autriche) a enfin publié, dans les Physical review letters, un résultat suffisamment précis.
Les promesses d’une horloge nucléaire
Avant d'en arriver à la première horloge nucléaire que les physiciens du Jila, un institut conjoint du National Institute of Standards and Technology (Nist) et de l'université du Colorado (États-Unis), présentent aujourd'hui dans la revue Nature, il leur aura encore fallu trouver quelques astuces. Une manière de transformer la lumièrelumière infrarougeinfrarouge émise par leur laser en lumière ultraviolette - d'une fréquence plus élevée d'où, aussi, la plus grande précision obtenue -, seule susceptible d'interagir avec les noyaux de thorium. Ou encore le moyen de fabriquer un cristal de ces noyaux.
Le prototype d'horloge nucléaire mis au point par les chercheurs n'est pas encore plus précis qu'une horloge atomique. Mais il devrait le devenir d'ici deux ou trois ans, après quelques améliorations. Et cela devrait permettre non seulement de mesurer plus précisément le temps, mais aussi d'autres grandeurs physiquesphysiques. Jusqu'à s'assurer que celles que nous considérons comme des constantes de la nature le sont effectivement. Plus concrètement, les futures horloges nucléaires pourraient apporter encore plus de précisions à nos systèmes de navigation et plus de vitessesvitesses à nos connexions InternetInternet.