La mesure du temps à la 19e décimale
Une équipe du Centre for Quantum Technologies de l'Université nationale de Singapour a construit ce qu'elle présente comme l'horloge atomique la plus précise à ce jour. L'appareil utilise un seul ion de lutécium et mesure la vibration de l'atome jusqu'à 19 décimales. Les chercheurs ont rapporté une incertitude d'environ 1 x 10⁻¹⁹, la plus faible jamais enregistrée pour une horloge atomique optique. Les travaux ont été publiés dans Nature le 23 septembre.
Les horloges optiques fonctionnent en comptant la lumière qu'un atome absorbe lorsqu'il change d'état énergétique. Plus cette fréquence est stable, meilleure est l'horloge. La transition du lutécium est exceptionnellement insensible à la température et aux champs magnétiques, ce qui aide.
Deux horloges, un même résultat
Pour tester la conception, l'équipe a construit deux horloges et les a fait fonctionner côte à côte pendant 200 heures. Les deux ont concordé à 5,7 x 10⁻¹⁹ près. Selon les chercheurs, il s'agit de la comparaison la plus précise jamais rapportée entre deux horloges.
L'équipe a également inventé une technique qu'elle appelle le moyennage hyperfin pour définir la transition de l'horloge, et a mesuré la hauteur des ions à moins d'un millimètre près. De petites différences de hauteur importent car la gravité modifie le rythme du temps.
Pourquoi cela compte
Une horloge plus précise pourrait aider les physiciens à tester si les constantes de la nature changent avec le temps, et pourrait soutenir de nouvelles façons de définir la seconde. La définition actuelle repose sur le césium, qui oscille à des fréquences micro-ondes. Les horloges optiques fonctionnent des centaines de milliers de fois plus vite, ce qui les rend plus difficiles à construire mais bien plus précises.
Le résultat constitue une amélioration de 41 pour cent par rapport au précédent détenteur du record, selon l'équipe. D'autres spécialistes du domaine avertissent que les revendications de records dépendent de la manière dont l'incertitude est mesurée, et qu'il faut des années pour sortir de telles conceptions du laboratoire. Néanmoins, la comparaison entre deux horloges indépendantes donne à la mesure un poids inhabituel. Les chercheurs prévoient désormais d'autres séries de tests pour réduire l'incertitude.