Les horloges atomiques ont été mises au point dès le milieu des années 1950. Elles reposent sur les lois de la mécanique quantique appliquées aux transitions entres des niveaux d'énergie d'atomes convenablement choisis.
Applications des horloges atomiques
Leur précision et leur stabilité sont telles qu'elles constituent aujourd'hui les étalons de temps (ou de fréquence) et c'est pourquoi on les utilise pour définir la seconde depuis 1967. C'est en effet lors de la 13e Conférence générale des poids et mesures qu'il a été décidé que la seconde était la durée de 9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.
Une vidéo de présentation des principes de fonctionnement d'une horloge atomique. © aqenaton-H.E.B.E.S.I-Dailymotion
Les horloges atomiques servent aussi pour établir une échelle de temps mondiale, le « temps atomique international » (TAI). On cherche en outre à développer des horloges atomiques nouvelles de plus en plus précises pour faire des mesures plus fines de phénomènes physiques, par exemple pour tester les lois de la relativité comme on se propose de le faire avec le projet Pharao (Projet d'horloge atomique par refroidissement d'atomes en orbite).
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