Les nouvelles horloges nucléaires mesurent le temps en utilisant des lasers pour manipuler des particules subatomiques.
Des scientifiques ont mis au point les premières horloges nucléaires au monde, qui, selon eux, pourraient ouvrir la voie à une meilleure compréhension des lois fondamentales de la physique.
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Ces deux dispositifs sont les toutes dernières horloges atomiques : elles mesurent le temps en surveillant la lumière produite par les transitions qui se produisent à l’intérieur du noyau atomique, en mettant en jeu protons et neutrons.
Les horloges atomiques servent à mesurer le temps avec une grande précision depuis leur invention en 1949 et, malgré leur nom, elles n’utilisent ni fusion ni fission nucléaires.
Jusqu’ici, les meilleures horloges du monde s’appuyaient sur les sauts d’électrons entre différents niveaux d’énergie dans les atomes, mais cette découverte montre que la référence d’une horloge peut provenir du noyau lui-même.
Les équipes de recherche de l’université Tsinghua, en Chine, d’autres institutions du pays et de l’université technique de Vienne (TU Wien), en Autriche, ont présenté séparément leurs avancées dans deux articles publiés mercredi dans Nature (source en anglais).
L’horloge utilise du thorium-229, un atome rare dont le noyau peut changer d’état d’énergie sous l’effet de la lumière ultraviolette d’un laser. C’est le seul noyau connu capable de fonctionner de cette façon.
L’équipe a mis au point un laser émettant une lumière ultraviolette à 148,4 nanomètres et l’a dirigée vers de petits cristaux de fluorure de calcium contenant du thorium-229.
Le résultat clé est que les horloges nucléaires ont fonctionné : le laser est resté verrouillé sur le noyau de thorium-229 et a maintenu une mesure stable du temps, avec une précision d’environ une partie sur un million de milliards (10⁻¹⁵) pendant la période de test.
Si une mesure précise du temps est essentielle pour des technologies du quotidien comme la navigation par satellite et les télécommunications, les horloges nucléaires pourraient rendre ces systèmes encore plus précis.
L’étude souligne qu’elles pourraient aussi être importantes pour la physique fondamentale, même si elle ne précise pas exactement dans quels domaines elles seraient utilisées.