Horloge : Atomique

L’horloge la plus précise jamais développée en Suisse a pour nom FOCS-1. Elle a été mise au point en 2004 par les physiciens de l’Observatoire cantonal de Neuchâtel pour le compte du laboratoire de l’Office fédéral de métrologie METAS à Berne. Elle est si précise que deux de ces horloges mises en marche simultanément n’afficheraient pas plus d’une seconde de différence après 30 millions d’années.

Cet instrument est l’une des cinq horloges atomiques exploitées par le laboratoire, qui coopère par ailleurs avec 45 institutions similaires dans le monde entier. Mis ensemble, ces laboratoires possèdent quelque 250 horloges atomiques dont on se sert pour déterminer le temps universel coordonné (UTC). Il s’agit de la référence universelle à partir de laquelle le temps de tous les fuseaux horaires sont calculés.

Alors qu’une montre mécanique se base sur l’oscillation d’un pendule pour diviser le temps en segments de durée égale, l’horloge atomique utilise quant à elle l’oscillation des atomes de césium lorsqu’ils sont mis en présence d’un champ électrique. La fréquence de l’oscillation du césium est si régulière qu’elle confère à l’horloge une précision quasiment absolue.

La première horloge atomique a été mise au point en 1949 aux Etats-Unis. Depuis lors, la précision de ces instruments s’est considérablement améliorée. Etant donnée la très grande vitesse de déplacement des atomes, il était difficile de déterminer très exactement leur fréquence propre.

La nouvelle génération d’horloges atomiques, dont fait partie la FOCS-1, fait recours à un procédé qui refroidit les atomes de césium jusqu’à une température proche du zéro absolu. Cela a pour effet de ralentir leur vitesse de 200 à 6 mètres par seconde. Ce sont ces atomes «lents» qui sont ensuite mis en présence d’un champ électrique qui les fait osciller.

Une telle précision infinitésimale semble a priori superflue pour établir l’heure de référence universelle. Pourtant, il y a bien d’autres domaines dans lesquelles les horloges atomiques se révèlent de précieux instruments. Par exemple le système de positionnement par satellite (GPS) dépend des horloges atomiques pour pouvoir transmettre des informations fiables. De même, les radiotéléscopes autour du monde font appel aux horloges atomiques pour se synchroniser entre eux lorsqu’ils observent le même point du ciel. Ils deviennent ainsi comparables à un gigantesque téléscope dont le diamètre serait celui de la Terre.