Horloge nucléaire

L'utilisation d'une transition nucléaire pourrait être mise à profit pour développer une horloge nucléaire. Celle-ci serait très stable et peu susceptible aux perturbations extérieures. Plusieurs groupes de recherche travaillent sur des horloges nucléaires fondées sur des noyaux d'ions thorium 229 (²²⁹Th³⁺).

Une horloge nucléaire utilise des transitions nucléaires, à l'intérieur du noyau atomique, d'où son nom. Une horloge atomique utilise des transitions électroniques, sur lesquelles est fondée la définition de la seconde, mais de plus faible précision.

Présentation

La première proposition a été lancée en 2003^[1] par des physiciens du PTB, en Allemagne.

Les transitions nucléaires impliquent des fréquences plus élevées que celles des transitions électroniques, qui sont utilisées dans les horloges atomiques. Une horloge nucléaire pourrait avoir une stabilité de 10⁻¹⁹ ; de plus, des neutrons — et non des électrons — étant mis en jeu, elle pourrait être moins affectée par des facteurs environnementaux (tels des champs magnétiques et électriques) qu'une horloge atomique^[2].

Différentes équipes^[3] essayent de déterminer la fréquence exacte des émissions laser nécessaires pour exciter les noyaux de thorium 229^[1],[4],[5].

Toutefois, d'autres méthodes pourraient exister pour améliorer la précision : en 2018, le JILA (en) a construit des horloges manipulant les atomes avec des lasers dépassant la précision des meilleures horloges au césium : une précision de 2,5 × 10⁻¹⁹ s/s a été atteinte par une horloge utilisant un treillis tridimensionnel d'atomes de strontium^[6].

En août 2024, les chercheurs ont présenté la première horloge nucléaire au monde, marquant une avancée dans la mesure du temps. Développée par le JILA susmentionné, le NIST, IMRA, et le Centre de Vienne pour la science et la technologie quantiques, elle utilise des noyaux de thorium pour améliorer la précision. Bien que le prototype ne surpasse pas encore les horloges atomiques, il représente une étape vers une mesure du temps plus précise et permet l'étude des constantes physiques fondamentales^[7].

Notes et références

1. (en) « Nuclear Clock Will Be Accurate Over Billions of Years », sur Science Daily, 19 mars 2012 (consulté le 5 septembre 2013).
2. « Le temps, c'est de l'argent pour le nouveau lauréat d'une subvention du CER », sur cordis.europa.eu (consulté le 26 mai 2016).
3. Dont des scientifiques de l'Institut de technologie de Géorgie, de l'université de Nouvelle-Galles du Sud et de l'université du Nevada.
4. Marie-Neige Cordonnier, « Après les horloges atomiques, bientôt les horloges nucléaires ? », sur Pour la Science, 23 juin 2011 (consulté le 20 juillet 2015).
5. Gautier Cariou, « Demain, des horloges nucléaires ? », La Recherche, n^os 513-514,‎ juillet-août 2016, p. 32.
6. (en) G. Edward Marti, Ross B. Hutson, Akihisa Goban, Sara L. Campbell, Nicola Poli et Jun Ye, « Imaging Optical Frequencies with 100 μHz Precision and 1.1 μm Resolution », Physical Review Letters,‎ 5 mars 2018, p. 120 (10): 1–6 (arXiv:1711.08540).
7. « Les chercheurs dévoilent la première horloge nucléaire du monde », sur Trust My Science, 8 septembre 2024 (consulté le 9 septembre 2024)

Voir aussi

Articles connexes

• Niveau d'énergie
• Thorium 229m
• Isotopes du thorium

Liens externes

• Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :

  • Britannica