Les horloges nucléaires se rapprochent de la réalité grâce à de nouvelles percées en physique.

Les horloges nucléaires sont plus précises que les horloges atomiques.

L'horloge nucléaire est considérée comme bien plus performante que l'horloge atomique, qui détermine la durée d'une seconde grâce aux sauts d'énergie des électrons des atomes et qui représente actuellement le summum de la mesure du temps.

Cependant, des chercheurs ont récemment mis au point une technique permettant d'améliorer cette précision en déclenchant et en mesurant les oscillations dans une cible encore plus difficile : le noyau d'un atome (le noyau est le cœur d'un atome).

Fonctionnement d'une horloge nucléaire : les scientifiques mesurent la fréquence des impulsions d'énergie qui affectent le noyau d'un atome en comptant les longueurs d'onde du signal ultraviolet. Ces longueurs d'onde peuvent induire des oscillations des transitions nucléaires à des fréquences plus élevées, permettant ainsi une mesure du temps plus précise. Image : Institut national des normes et de la technologie

Pour la fabrication de l'horloge nucléaire, les scientifiques ont utilisé de la lumière ultraviolette pour exciter les noyaux d'un atome de thorium-229 dans un cristal solide. Ils ont ensuite mesuré la fréquence des impulsions d'énergie frappant le noyau — l'équivalent d'un pendule dans une horloge classique — et compté les longueurs d'onde de la lumière UV à l'aide d'un outil appelé peigne de fréquences optiques.

Générer des sauts d'énergie dans les noyaux atomiques requiert un signal de fréquence bien plus élevée que celui utilisé pour les horloges atomiques. Grâce à un plus grand nombre de cycles par seconde, cette méthode devrait permettre des mesures de temps plus précises.

Bien que l'horloge nucléaire soit encore en développement, ils se rendent compte qu'elle pourrait transformer non seulement la mesure du temps, mais aussi la recherche en physique, influençant même la façon dont les scientifiques étudient la structure de l'univers.

Le prototype est déjà aussi précis qu'une horloge atomique, et les versions futures devraient être encore plus précises et stables, selon une étude publiée le 4 septembre dans la revue Nature.

« Il existe quelques facteurs sur lesquels nous pouvons nous appuyer pour améliorer la précision », a déclaré Chuankun Zhang, auteur principal et étudiant diplômé du JILA, un centre de recherche financé par l'Université du Colorado à Boulder et le National Institute of Standards and Technology.

Révolution physique ?

Comme chacun sait, la précision des horloges atomiques est bien supérieure à celle des horloges conventionnelles. Depuis des décennies, elles sont utilisées dans la technologie GPS pour l'exploration spatiale et la régulation du temps à l'échelle internationale.

De plus, la précision et la stabilité des horloges atomiques ont fourni aux scientifiques des outils importants pour étudier les tremblements de terre, les champs gravitationnels et l'espace-temps.

Pour faire fonctionner l'horloge nucléaire, les scientifiques ont utilisé la lumière ultraviolette pour exciter les noyaux d'atomes de thorium-229. Photo : JILA

Cependant, les horloges atomiques sont également sujettes à la désynchronisation. Les interférences électromagnétiques peuvent perturber les électrons excités et affecter la précision du chronométrage, explique Zhang.

Ces domaines sont susceptibles d'être « stimulés », a déclaré le Dr Olga Kocharovskaya, professeure émérite de physique à l'université Texas A&M, qui n'a pas participé à la recherche.

Les horloges nucléaires sont non seulement plus précises, mais aussi plus simples et plus portables, a-t-elle ajouté, car contrairement aux horloges atomiques, elles ne nécessitent pas de conditions de vide poussé, de refroidissement extrême ni de protection contre les perturbations magnétiques et électriques.

Selon les scientifiques, bien que de nombreux facteurs restent à prendre en compte avant que les horloges nucléaires surpassent les performances des horloges atomiques ou ne les remplacent, ces découvertes démontrent que ce moment n'est plus très loin.

Ha Trang (selon CNN)

Source : https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html