Deux équipes de recherche ont présenté les premières horloges nucléaires au monde. Ces dispositifs exploitent les transitions énergétiques au sein du noyau de l'atome de thorium-229, plutôt que les électrons comme c'est le cas pour les horloges atomiques classiques.
Une équipe européenne dirigée par Thorsten Schumm de l'Université de technologie de Vienne et un groupe chinois mené par Shiqian Ding de l'Université Tsinghua à Pékin ont publié leurs prépublications sur arXiv les 3 et 7 juin 2026. Les deux collectifs sont parvenus à « verrouiller » la fréquence du laser sur la transition nucléaire, empêchant ainsi l'horloge de perdre en précision avec le temps.
Les horloges nucléaires promettent d'être à la fois plus stables et plus compactes. Le noyau de l'atome est mieux protégé des influences extérieures que ne le sont les électrons. L'énergie de transition du thorium-229 est si basse qu'elle peut être déclenchée par un laser ultraviolet, une propriété exceptionnelle parmi les éléments chimiques.
L'aspect crucial réside dans le suivi de l'absorption de la lumière laser par les atomes. Lorsque la fréquence concorde, le signal s'affaiblit ; en cas de dérive, il s'intensifie et le laser est immédiatement ajusté. Le dispositif chinois emploie un laser plus puissant mais avec une concentration de thorium plus faible dans le cristal, toutefois les signaux des deux équipes se sont avérés comparables.
Le développement de ces horloges nucléaires a nécessité plus de vingt ans de travaux. En 2024, les chercheurs avaient réussi pour la première fois à induire une transition nucléaire dans un cristal et à en mesurer précisément la fréquence. Désormais, ces horloges sont devenues des instruments opérationnels susceptibles d'être utilisés dans la quête d'une nouvelle physique.
Les retombées futures de cette technologie sont un sujet que les physiciens commencent tout juste à explorer. Pour l'instant, une chose est claire : les horloges nucléaires ouvrent une nouvelle voie pour sonder l'intérieur du noyau atomique et tester les forces fondamentales de la nature.
