Le 16 janvier 2025, des chercheurs ont annoncé une avancée significative dans les horloges atomiques optiques, un développement qui pourrait redéfinir l'unité fondamentale du temps, la seconde. Cette nouvelle approche dépasse la définition basée sur le césium établie en 1967, avec le potentiel d'une mesure du temps plus précise.
Au cours des dernières années, les scientifiques ont démontré la capacité de concevoir des horloges qui sont 1 000 fois plus précises que leurs homologues atomiques. Cependant, un obstacle majeur dans ce processus de redéfinition a été le défi de comparer différentes horloges avec une précision suffisante. Les mesures traditionnelles des rapports de fréquence entre horloges peuvent prendre plusieurs jours, compliquant les efforts de redéfinition.
La nouvelle conception d'horloge multi-ion résout ce problème grâce à sa scalabilité ; mesurer avec dix ions permet des comparaisons dix fois plus rapides. Cette innovation est une étape cruciale pour atteindre le seuil requis pour redéfinir la seconde, car l'équipe a réussi à mesurer un rapport de fréquence inférieur à cinq parties par billion billion.
La professeure Tanja Mehlstäubler a souligné l'importance de cette réalisation, déclarant : "Nous avons vraiment établi un véritable record mondial car personne n'a jusqu'à présent comparé deux types d'horloges optiques à ce niveau !" Cet accomplissement n'est pas seulement une étape, mais un point de départ, car les modèles théoriques suggèrent que l'horloge multi-ion pourrait réduire davantage l'incertitude de mesure.
Les implications de cette recherche vont au-delà de la redéfinition du temps. Ces horloges avancées sont sensibles aux effets gravitationnels minimes, leur permettant de surveiller des changements subtils dans le mouvement de la Terre et l'élévation en raison de changements environnementaux, tels que la fonte des glaciers. Elles pourraient également améliorer notre compréhension des principes fondamentaux de la physique, en particulier dans les domaines de la relativité générale et de la mécanique quantique.
Le Dr Jonas Keller, l'un des auteurs principaux de l'étude, a noté le potentiel continu de ces systèmes, déclarant : "Le système a encore beaucoup de potentiel. Il peut descendre à 1x10 en incertitude systématique, comme nous l'avons montré en principe." L'article de recherche détaillant ces résultats a été publié dans la revue Physical Review Letters.