Contunico © ZDF Enterprises GmbH, MainzVoir toutes les vidéos de cet article
Horloge atomique, type d’horloge qui utilise certaines fréquences de résonance des atomes (généralement du césium ou du rubidium) pour donner l’heure avec une extrême précision. Les composants électroniques des horloges atomiques sont régulés par la fréquence du rayonnement électromagnétique des micro-ondes. Ce n’est que lorsque ce rayonnement est maintenu à une fréquence très spécifique qu’il induit la transition quantique (changement d’énergie) des atomes de césium ou de rubidium. Dans une horloge atomique, ces transitions quantiques sont observées et maintenues dans une boucle de rétroaction qui règle la fréquence du rayonnement électromagnétique ; comme les événements récurrents dans d’autres types d’horloges, ces ondes sont ensuite comptées.
En 1967, la 13e Conférence générale des poids et mesures a redéfini la seconde, l’unité de temps du Système international d’unités, en termes d’étalon de césium de façon à égaler la seconde du temps des éphémérides. La conférence a défini la seconde comme « la durée de 9 192 631 770 périodes du rayonnement correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium-133. »
Jusqu’aux années 1990, l’horloge atomique à faisceau de césium était l’étalon le plus précis du temps et de la fréquence atomiques. Le principe qui sous-tend l’horloge au césium est que tous les atomes de césium-133 sont identiques et, lorsqu’ils absorbent ou libèrent de l’énergie, produisent des radiations ayant exactement la même fréquence, ce qui fait des atomes de parfaits garde-temps. Depuis lors, les laboratoires du monde entier n’ont cessé d’améliorer la précision des horloges atomiques à fontaine de césium. Ces horloges doivent leur nom au mouvement en forme de fontaine du césium gazeux qui les compose. Le processus de chronométrage commence par l’introduction du césium gazeux dans une chambre à vide et l’orientation de six lasers infrarouges (situés à angle droit les uns par rapport aux autres) pour compacter et refroidir (ralentir) les atomes de césium à une température proche du zéro absolu. Ensuite, deux lasers verticaux sont utilisés pour faire monter les atomes d’environ un mètre (créant ainsi une « fontaine ») à travers une cavité remplie de micro-ondes. La fréquence des micro-ondes est réglée pour maximiser la fluorescence observée, qui se produit à la fréquence de résonance naturelle (9 192 631 770 Hz) de l’atome de césium. Comme l’aller-retour dans la cavité micro-ondes prend environ une seconde, le contrôle de la fréquence micro-ondes a permis d’obtenir une plus grande précision dans la mesure du temps. On prévoit maintenant que les meilleures horloges atomiques à fontaine de césium seront décalées de moins d’une seconde dans plus de 50 millions d’années.
Encyclopædia Britannica, Inc.
.