8 juin 2021 — Les physiciens ne sont plus très loin de mettre au point une horloge nucléaire. Elle deviendra un tout nouveau type d’horloge qui gardera une trace du temps en fonction de la physique du cœur des atomes.
Les horloges les plus précises aujourd’hui, appelées horloges atomiques, sont basées sur le comportement des électrons des atomes.
De nouveaux résultats mettent en lumière de belles avancées. Ce modèle d’horloge qui, s’il venait à être viable, offrirait une précision dans la mesure de temps dix fois plus élevée qu’une horloge atomique actuelle.
© sciencenews.org
UN GPS ENCORE PLUS PRÉCIS
Des technologies telles que la navigation GPS pourraient être améliorer d’un façon significative par cette nouvelle mesure , explique le physicien Peter Tyrolph de la division de physique atomique, moléculaire et optique de l’American Physical Society. Mais “ce n’est pas qu’une question de timing”.
Contrairement aux électrons des atomes, les noyaux atomiques sont soumis à de fortes interactions qui maintiennent les protons et les neutrons ensemble. “L’horloge nucléaire voit une autre partie du monde”, promet Tirolf, affirmant que l’horloge nucléaire nous permettra de revérifier les idées fondamentales de la physique, y compris les constantes.
L’horloge atomique compte le temps en se concentrant sur les sauts d’énergie des électrons des atomes. Selon la physique quantique, les électrons dans les atomes ne peuvent transporter qu’une certaine quantité d’énergie et à certains niveaux d’énergie. Un laser d’une certaine fréquence est utilisé pour transférer les électrons d’un atome d’un niveau d’énergie à un autre. Cette fréquence est similaire aux oscillations des ondes électromagnétiques de la lumière, qui sont devenues la clé d’un chronomètre très précis.
L’horloge nucléaire sera basée sur les sauts entre ces niveaux d’énergie nucléaire. Le fait est que les noyaux résistent aux effets des champs électriques ou magnétiques parasites qui peuvent perturber le fonctionnement d’une horloge atomique. En conséquence, l’horloge nucléaire “sera plus stable et précise”, explique la physicienne théoricienne Adriana Pahlffy de l’Université Friedrich Alexander à Erlangen-Nuremberg, en Allemagne.
L’UTILISATION D’UN LASER SUPER-PUISSANT
Mais il y a un problème. Comment déclencher un saut entre les niveaux d’énergie nucléaire à l’aide d’un laser ? “Les niveaux nucléaires sont généralement trop élevés pour les lasers”, hausse les épaules la physicienne théoricienne Marianna Safronova de l’Université du Delaware. Nous n’avons tout simplement pas de lasers de cette puissance. Heureusement, il y a une exception , dit Safronova – le thorium-229.
Des calculs récents ont déterminé l’énergie nécessaire pour ce saut. Elle est d’un peu plus de 8 électrons-volts et correspond à la lumière ultraviolette.
François Deymier (rédaction btlv.fr)