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Horloges à réseau optiques : vers une redéfinition de la seconde ?

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Publié le jeudi 29 août 2013 14:22

Depuis 1967, la seconde est définie à partir de la fréquence de résonance d’une transition énergétique micro-onde très stable de l’atome de césium (9,2 GHz). Un nouveau champ de recherche, qui s’est développé depuis 10 ans, consiste à confiner des atomes dans un piège de lumière, dit « réseau optique », et à étudier leur transition à des fréquences beaucoup plus élevées, dans le domaine optique (1015 Hz). L’équipe de Jérôme Lodewyck et Rodolphe Le Targat, du laboratoire Systèmes de référence temps-espace (SYRTE, CNRS/LNE /UPMC/Observatoire de Paris), a construit deux horloges à réseau optiques fonctionnant avec des atomes de strontium. Ils ont démontré d’une part que ces horloges avaient une connexion très stable avec les trois étalons primaires au césium de l’Observatoire, et d’autre part que ces deux dispositifs étaient en accord au niveau de 16 chiffres significatifs, soit un niveau surpassant la définition actuelle de la seconde. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications (Experimental realization of an optical second with strontium lattice clock, R. Le Targat et al.).

Cette première mondiale est une étape très importante en direction d’une possible redéfinition de la seconde. Ces recherches s’inscrivent dans un contexte international très compétitif, dans lequel plusieurs horloges optiques, à atomes neutres ou à ions uniques, ont progressé de façon spectaculaire et apparaissent ainsi comme des candidats très sérieux. La précision sans cesse accrue de ces dispositifs ouvrent des perspectives notamment en physique fondamentale (tests de relativité générale) et en sciences de la Terre (géodésie relativiste). Les horloges à réseau optiques du SYRTE vont bientôt être comparées à celles d’autres laboratoires européens par le biais d’un réseau de fibres optiques. Elles seront également au cœur des comparaisons avec l’horloge de la mission spatiale PHARAO-ACES supervisée par le CNES et l’ESA, qui sera placée dans la station spatiale internationale début 2016.

(Crédit photo : LNE-SYRTE)

Source : Institut de physique du CNRS