Une seconde de plus en plus précise

SCIENCES - SANTÉ "L'idée c'est d'aller vers des signaux qui oscillent de plus en rapidement"

Une équipe française qui a construit deux horloges dites "à réseau optiques", fonctionnant avec des atomes de strontium, a démontré qu'elles étaient en accord à un niveau surpassant la précision de la définition actuelle de la seconde. Jusqu'au milieu du XXe siècle, la définition de l'unité fondamentale de temps était basée sur la rotation de la Terre. La mise au point, au milieu des années 50, des horloges atomiques a conduit à une nouvelle définition de la seconde en 1967, basée sur la période d'oscillation de l'atome de césium.

Cette définition, toujours en vigueur actuellement, pourrait bien évoluer, avec le développement depuis une dizaine d'années d'une nouvelle génération d'horloges, dites horloges à réseau optique : les atomes sont piégés dans un réseau, ou piège de lumière.

"L'idée c'est d'aller vers des signaux qui oscillent de plus en rapidement", a expliqué à l'AFP Rodolphe Le Targat, du laboratoire Systèmes de référence temps-espace (Syrte, unité mixte de recherche de l'Observatoire de Paris, du CNRS, et de l'Université Pierre et Marie Curie).

L'équipe de Jérôme Lodewyck et Rodolphe Le Targat a ainsi construit deux horloges fonctionnant avec des atomes de strontium, dont la période d'oscillation est dans le domaine optique, alors que l'atome de césium oscille dans le domaine micro-ondes.

Les fréquences dans le domaine optique étant beaucoup plus élevées, l'horloge "bat la mesure avec des tops beaucoup plus rapprochés", réduisant l'impact des possibles erreurs de comptage.

L'équipe française a démontré d'une part que ses deux horloges à réseau optiques avaient une connexion très stable avec les horloges au césium de l'Observatoire, utilisées pour établir le temps officiel. Mais aussi, pour la première fois au monde, qu'elles étaient en accord entre elles, à un niveau surpassant la définition actuelle de la seconde.

Ces résultats, publiés mardi dans la revue Nature Communications, pourraient bien conduire à une redéfinition de la seconde. Mais Rodolphe Le Targat reste prudent, soulignant que la compétition internationale dans ce domaine est forte, notamment avec les horloges optiques à ions, et que les horloges de nouvelle génération continuent à progresser.

"Le souci majeur des comités qui sont en charge d'une possible redéfinition de la seconde est de ne pas précipiter les choses", a-t-il indiqué. Les chercheurs espèrent maintenant comparer dès 2014 leur dispositif à celui développé à Braunschweig (PTB), en Allemagne.

Il sera également "au coeur" des comparaisons avec l'horloge de la mission PHARAO-ACES, supervisée par les agences spatiales française (CNES) et européenne (ESA), qui sera placée dans la station spatiale internationale début 2016, a souligné le CNRS dans un communiqué.

La précision avec laquelle l'unité fondamentale de temps est définie est l'enjeu de nombreux travaux scientifiques, notamment en physique fondamentale. Elle a aussi des répercussions directes au quotidien. Ce sont par exemple les horloges embarquées dans les satellites des systèmes de positionnement, comme l'américain GPS ou l'européen Galileo, qui déterminent la précision de la localisation au sol.