Horloge optique: nouveau record de précision battu

Le petit piège à ion utilisé par les chercheurs du NIST pour leur horloge optique. (J. Koelemeij/NIST)

Grâce à un seul ion d’aluminium, une horloge peut faire «tic-tac» pendant 3,7 milliards d’années en restant précise à la seconde près. Cette nouvelle horloge optique, mise au point par une équipe du NIST (National Institute of Standards and Technology, Boulder) aux États-Unis, est beaucoup plus précise que les horloges atomiques qui servent actuellement d’étalon pour mesurer la seconde. Elle bat également les records établis par d’autres horloges optiques expérimentales.

Mises au point dans au milieu des années 50, les horloges atomiques sont devenues la référence universelle pour la mesure du temps dans les années 70 (remplaçant ainsi la mesure basée sur la rotation de la Terre).

Ces horloges atomiques, qui utilisent des atomes de césium 133, se servent des «vibrations» des atomes pour battre la mesure du temps. Elles se sont perfectionnées au point de rester exactes à la seconde près pendant 80 à 100 millions d’années (en supposant qu’elles soient en place pendant tout ce temps-là..)

Cependant une nouvelle génération d’horloge encore plus précise est en cours d’élaboration dans les laboratoires. Elles utilisent toujours les vibrations de l’atome mais ont remplacé les microondes par des ondes lumineuses (avec des fréquences beaucoup plus hautes) pour faire «vibrer» ces atomes (d’où le terme d’horloge optique). Résultat : le temps est découpé en unités encore plus petites qu’avec les horloges à césium. Plusieurs prototypes sont à l’étude.

Le dernier record de précision en date était détenu depuis 2008 par une horloge optique utilisant un ion mercure, également mise au point par le NIST, ne prenant une seconde de retard qu’au bout de 1,7 milliards d’années.

Avant de remplacer les horloges atomiques comme maître étalon de la seconde, les horloges optiques devront encore faire l’objet de plusieurs années de recherches (afin de trouver l’ion qui donne les meilleurs résultats), de mises au point et de vérifications.

Source : Cécile Dumas – Sciences-et-Avenir.com