Petite histoire de nos unités de temps

1955

Horloge atomique

Pour répondre au besoin de précision croissant de la science et des technologies de pointe, le quartz seul se révèle encore trop imprécis. L'étape suivante est l'horloge atomique. Dans celle-ci, la stabilité d'un oscillateur électronique ne repose plus sur les oscillations d'un cristal seul, mais sur celles de l'onde électromagnétique (de même nature que la lumière) émise par un électron lors de sa transition d'un niveau d'énergie à un autre à l'intérieur de l'atome.
La première horloge atomique apparut en 1947 ; elle utilisait les transitions atomiques de la molécule d'ammoniac. Puis on eut recours au rubidium puis, surtout, au césium. C'est ce dernier corps qui assure actuellement le fonctionnement le plus exact et le plus stable pour une horloge atomique. La première horloge au césium apparut en 1955. Depuis, elle n'a cessé de s'améliorer. Les performances actuelles des horloges correspondent à un décalage d'une seconde tous les 3 millions d'années. Les fontaines de césium à atomes froids sont dix fois plus performantes. Des transitions atomiques d'autres corps simples comme l'ytterbium, à des fréquences optiques beaucoup plus élevées que la fréquence utilisée dans les horloges à césium, sont à l'étude dans le monde entier et permettront de gagner encore un facteur de dix à cent.
La prochaine étape sera la miniaturisation des oscillateurs atomiques qui deviendront alors des composants pouvant s'insérer dans une montre ou un récepteur GPS ou Galileo. L'organisme américain du National Institute of Standards and Technology (NIST) travaille actuellement (2007) dans ce sens4, ainsi que le consortium Européen MAC-TFC: MEMS Atomic Clocks for Timing, Frequency control and Communications, (www.mac-tfc-eu).

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