L’horloge expérimentale à réseau de strontium du JILA, un institut conjoint du National Institute of Standards and Technology (NIST) et de l’Université du Colorado Boulder, est si précise qu’elle ne gagnerait ni ne perdrait une seconde en 15 milliards d’années, si elle pouvait fonctionner aussi longtemps.
L’horloge atomique a été inventée au NIST en 1949, et est rapidement devenue plus précise que toutes les autres technologies de mesure du temps. Elle garde le temps en se basant sur les oscillations naturelles des atomes, qui sont beaucoup plus stables et précises que tout autre dispositif mécanique.
Les horloges atomiques ont commencé à avoir un impact notable sur d’autres technologies deux décennies plus tard.
Les normes de temps atomique sont utilisées depuis les années 1960, lorsqu’un comité international a choisi l’une des fréquences naturelles de l’atome de césium comme base de l’unité de temps internationale, la seconde du SI (définie comme étant exactement égale à 9 192 631 770 oscillations de la fréquence de résonance de l’atome de césium).
La nouvelle horloge atomique, basée sur le strontium, a été dévoilée par les scientifiques du JILA et du NIST dans le numéro du 21 avril de la revue Nature Communications.
Dans ce dispositif, quelques milliers d’atomes de strontium sont maintenus dans un “réseau optique”, une colonne de 30 x 30 micromètres composée d’environ 400 régions en forme de crêpes formées par une lumière laser intense.
Les scientifiques détectent les “tics” du strontium – 430 trillions par seconde – en baignant les atomes dans une lumière laser rouge très stable à la fréquence exacte qui provoque le changement de niveau d’énergie.
L’horloge du JILA/NIST est désormais suffisamment performante pour mesurer d’infimes changements dans l’écoulement du temps et la force de gravité à des hauteurs légèrement différentes. Einstein a prédit ces effets dans ses théories de la relativité, ce qui signifie, entre autres, que les horloges fonctionnent plus vite en altitude.
“Notre performance signifie que nous pouvons mesurer le décalage gravitationnel lorsque vous élevez l’horloge de seulement deux centimètres à la surface de la Terre. Je pense que nous sommes sur le point d’être utiles pour la géodésie relativiste”, a déclaré le Dr Jun Ye du JILA/NIST.
Les scientifiques ont également construit un bouclier anti-radiations pour entourer la chambre atomique, ce qui a permis de faire fonctionner l’horloge à température ambiante plutôt qu’à des températures cryogéniques beaucoup plus froides.
“L’horloge fonctionne à une température ambiante normale. C’est en fait l’un des points forts de notre approche, dans la mesure où nous pouvons faire fonctionner l’horloge dans une configuration simple et normale tout en maintenant l’incertitude du déplacement du rayonnement du corps noir au minimum”, a déclaré le Dr Ye.