Surtout si on les compare aux nouvelles horloges dites à ions qui sont mises au point depuis 2008. Pourquoi je vous parle de ça? D’abord parce que la mesure du temps a quelques chose de fascinant, vous en conviendrez. Et que pouvoir le mesurer reste une obsession de l’Homme depuis l’invention du cadran solaire. Ensuite parce que l’on croyait avoir atteint les sommets de la précision avec les fameuses horloges atomiques qui ne se décalent que d’1 seconde tous les 300 millions d’années. (Le temps universel, reconnu internationalement étant calculé sur les 12 horloges atomiques les plus précises de la planète)

Mais j’avoue que j’ai été très impressionné quand j’ai entendu parler des horloges à ions (d’aluminium) qui sont bien plus précises que leurs homologues atomiques. En effet, celles-ci réussissent à ne perdre une seconde que tous les … (accrochez-vous)… 3,7 milliards d’années !! Soit, pour vous donnez une idée, 1,5 seconde depuis la création de la Terre estimée à il y a 5 milliards d’années.

Comment ces horloges dites « logiques », et inventées par les chercheurs du NIST 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 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.

En gros, la fréquence d’oscillation est tellement rapide et stable que ces horloges logiques sont infiniment plus précises que ce qu’on a connu jusque là.

C'est par ici que ça se passe. Ici sont piégés les deux ions, aluminium et magnésium, entre les deux électrodes.

Mais vous demandez peut-être à quoi cela peut-il servir vu qu’à échelle humaine, une précision de qui se comptent en centaines de millions d’années parait bien suffisante!
Là c’est le site qui nous répond. Outre améliorer, par rebond, la précision d’autre outils de mesures tels que les GPS, cette nouvelle avancé pourrait aussi permettre de répondre à des questions bien plus complexe:

Outre leurs applications en métrologie, des horloges d’une telle précision pourraient être utilisées pour répondre à une question fondamentale de la physique : les constantes de la nature sont-elles immuables ou dérivent-elles avec le temps ? La constante dite de structure fine, notamment, représente l’intensité de l’interaction des électrons et des photons ; sa variation entraînerait une dérive des niveaux d’énergie qui serait propre à chaque élément chimique.

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Ainsi donc, la recherche de la précision absolue dans la mesure du temps ne sert pas seulement à combler une vieille obsession de l’humanité, ou à faire la nique aux horlogers Suisses, mais permet de faire véritablement avancer la science dans de nombreux domaines.

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Angelus YODASON

Fils de Yoda, blogueur depuis novembre 2007. Co-fondateur de podradio.fr et podcasteur sur Mariés, 2 iPhone. Photographe amateur.

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9 COMMENTAIRES

  1. @PPABX: Merci pour ce nouveau commentaire :). Et voici qui répondra peut-être à ta question: « Si deux horloges optiques sont fondées sur les transitions de deux éléments chimiques différents, la variation de la constante de structure fine modifiera différemment la fréquence de transition de chacune des horloges. Le rapport entre ces fréquences variera donc lentement au cours de l’expérience.
    En 2008, un premier dispositif a ainsi permis d’évaluer la dérive relative de la première horloge à ion d’aluminium et d’une horloge à ion de mercure presque aussi précise que celle-ci. Ces résultats préliminaires suggèrent que la constante de structure fine ne varie pas. Il s’agit à présent de reproduire l’expérience avec des horloges plus précises. »

  2. @PPABX: C’est normal de donner un complément d’info. C’est un blog de qualité ici, monsieur ;)

  3. Je n’arrive pas à être convaincu par l’intérêt d’une mesure si précise ! C’est vrai, qu’est-ce qui dure suffisament longtemps pour être inquiété d’un décalage d’une seconde en 300 millions d’année ? Aucune espèce n’a du jamais passer autant de temps sur terre alors ..
    Et au passage, c’est la terre qui date de 5 milliards d’année et pas l’Univers :)

  4. @etienne: Comme décrit dans le post, l’intérêt est scientifique comme par exemple vérifié si certaines constante de la nature (et pas seulement les êtres vivants mais surtout les atomes et les éléments chimiques et physiques) sont immuables ou s’alterent au regard du temps de l’Univers. C’est clair que pour les Hommes concrètement parlant y’ a pas grandes utilités pourr nos montres bracelets.
    Poyr l’âge de l’Univers, je me suis trompé en effet. Ça serait plus 13 milliards d’années et le 5 milliards correspondent bien à la Terre. Je corrige ça ;)

  5. @etienne : si j’ai bien tout compris ce que j’ai pu lire à droite et a gauche, ce type de confirmation permettrai aux scientifiques d’êtres certains que les hypothèses et les calculs sur la création de l’univers (donc le lointain passé) et aussi sur son avenir (donc le lointain futur que l’homme ne verra surement pas au rythme ou il se saborde lui même) peuvent être deviné ou prédit grâce à la physique, aux maths et aux théories quantiques actuelles.
    On peut dire que si les bases sont mauvaises les résultats seront faux, d’ou l’intérêt de certifier les bases sur lesquelles on appui les calculs.

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