Actu. Les physiciens sont des gens très pointilleux. Impossible de leur demander l’heure qu’il est, car le temps de recevoir l’information elle aura avancé… Pour pallier à ce grave problème, et occuper leurs longues soirées d’hiver, ils construisent des horloges les plus précises possibles. Le record vient encore d’être battu, mais cette fois c’est d’une horloge quantique qu’il s’agit, non plus d’une atomique. La précision donne le tournis : un décalage d’une seconde toutes les 3.7 milliards d’années seulement!
La prouesse vient d’un laboratoire du NIST, l’institut national des standards et des mesures de Boulder, dans le Colorado. Leur bijou, dénommé « horloge quantique logique », bat haut-la-main les modèles précédents, qui accusaient un décalage d’une seconde tous les 100 millions d’années.
Dans le système international des unités, une seconde est donnée par la période séparant deux états énergétiques successifs de l’atome de césium. Mais cette fois, adieu le césium, bonjour l’aluminium!
Si elle est si précise c’est justement grâce à un seul de ces ions. Le principe est relativement simple : on excite l’atome avec un laser qui « pulse » à une certaine fréquence. Lorsque l’atome change d’état, c’est que notre laser a pulsé à une fréquence égale à la fréquence théorique d’excitation de l’atome. Plus on augmente la sensibilité, plus la mesure est précise.
Piégé dans un champ électrique, l’aluminium vibre à des fréquences 100 000 fois plus hautes que celles des horloges précédentes (plusieurs centaines de Terahertz contre « seulement » quelques Gigahertz auparavant). Cette fois le temps peut donc être divisé en des unités bien plus petites.
L’horloge est dite »logique » car elle fait référence à des techniques habituellement employées en informatique, notamment pour les calculateurs quantiques. La logique est ici un raisonnement qui aboutit à une action en fonction des informations reçues en entrée.
Dans le cas de l’horloge, il y a deux options possibles en entrée du système, qui correspondent à deux états énergétiques de l’ion aluminium (représentés par 1 ou 0 comme en système informatique binaire). Selon qu’on stimule l’aluminium avec un laser à telle ou telle fréquence, il passe à un état excité, ou non. L’information est transmise via un ion magnésium, qui présente l’avantage de produire des signaux facilement détectables. Deux cas de figure se présentent.
- Si l’aluminium ne change pas d’état, alors il interagit avec le magnésium, et la prochaine excitation du laser va changer le niveau énergétique de ce deuxième ion, ce qui l’éteint (état 0).
- Si l’aluminium est excité, il n’interagit pas avec son partenaire, qui continue à émettre de la lumière (état 1).
Ainsi en calibrant le laser les scientifiques du NIST obtiennent des fréquences qui correspondent exactement à des valeurs théoriques, en plusieurs milliards de hertz, pratique pour mesurer le temps.
C'est par ici que ça se passe. Ici sont piégés les deux ions, aluminium et magnésium, entre les deux électrodes.
Mais s’il s’avère être un candidat séreiux, l’aluminium est loin d’être accepté comme le nouvel étalon de mesure du temps. Pour l’heure l’équipe du NIST essaye même d’autres atomes, avec des propriétés différentes. Et pour changer la définition du temps, il faudra que l’expérience du NIST soit reproductible ailleurs dans le monde.
Une question vous turlupine, vous voudriez un article qui y réponde? Demandez au barman !
Ils vont sortir un modèle « montre bracelet »?
C’est garanti à vie ce truc?
Je t’enverrai le lien dès que ce sera intégré à une Rollex!
[...] à l’échelle humaine, c’est à dire sans fusée. Pour cela, ils ont utilisé deux horloges quantiques logiques. Nous vous présentions ces bestiaux il y a quelques mois lorsque le NIST les avait mises au point. [...]
[...] de Boulder dans le Colorado, arrivent-elles à une cette précision inimaginable? Laissons le site Le Bar des Sciences nous l’expliquer: Si elle est si précise c’est justement grâce à un seul de ces ions. Le [...]