Les horloges nucléaires sont plus précises que les horloges atomiques.
L'horloge nucléaire est considérée comme bien plus performante que l'horloge atomique, qui détermine la durée d'une seconde grâce aux sauts d'énergie des électrons des atomes et constitue actuellement le summum du chronométrage.
Cependant, des chercheurs ont récemment développé une technique qui permet d’améliorer cette précision en déclenchant et en mesurant des oscillations dans une cible encore plus difficile : le noyau d’un atome (le noyau est le noyau d’un atome).
Comment fonctionne une horloge nucléaire : les scientifiques mesurent la fréquence des impulsions énergétiques frappant le noyau d'un atome en comptant les longueurs d'onde du signal UV. Les longueurs d’onde peuvent provoquer des oscillations de transitions nucléaires à des fréquences plus élevées, permettant des mesures temporelles plus précises. Photo : Institut national des normes et de la technologie
Pour l'horloge nucléaire, les scientifiques ont utilisé la lumière ultraviolette pour exciter les noyaux d'un atome de thorium 229 dans un cristal solide. Ils ont ensuite mesuré la fréquence des impulsions énergétiques frappant le noyau – l’équivalent d’un pendule dans une horloge classique – et ont compté les longueurs d’onde de la lumière UV à l’aide d’un outil appelé peigne de fréquence optique.
La génération de sauts d’énergie dans le noyau nécessite un signal de fréquence beaucoup plus élevée que celui d’une horloge atomique. Avec davantage de cycles d’ondes par seconde, cette méthode devrait fournir des mesures de temps plus précises.
Bien que l'horloge nucléaire soit encore en cours de développement, ils se rendent compte qu'elle pourrait transformer non seulement le chronométrage mais aussi la recherche en physique, influençant même la façon dont les scientifiques étudient la structure de l'univers.
Le prototype est déjà aussi précis qu'une horloge atomique, et les futures versions devraient être encore plus précises et stables, selon une étude publiée le 4 septembre dans la revue Nature.
« Il y a quelques facteurs que nous pouvons exploiter pour améliorer la précision », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Chuankun Zhang, étudiant diplômé du JILA, un centre de recherche financé par l'Université du Colorado à Boulder et le National Institute of Standards and Technology.
Révolution de la physique ?
Comme on le sait, la précision des horloges atomiques est bien supérieure à celle des horloges conventionnelles. Depuis des décennies, les horloges atomiques sont utilisées dans la technologie GPS pour l'exploration spatiale et le chronométrage international.
De plus, la précision et la stabilité des horloges atomiques ont fourni aux scientifiques des outils importants pour étudier les tremblements de terre, les champs gravitationnels et l’espace-temps.
Pour faire fonctionner l’horloge nucléaire, les scientifiques ont utilisé la lumière ultraviolette pour exciter les noyaux des atomes de thorium 229. Photo : JILA
Cependant, les horloges atomiques sont également susceptibles de perdre leur synchronisation. Les interférences électromagnétiques peuvent perturber les électrons excités et affecter la précision du chronométrage, explique l'auteur Zhang.
Ces domaines sont susceptibles d’être « suscités », a déclaré le Dr Olga Kocharovskaya, professeur émérite de physique à l’Université Texas A&M, qui n’a pas participé à la recherche.
Les horloges nucléaires ne sont pas seulement plus précises, a-t-elle ajouté, mais aussi plus simples et plus portables, car contrairement aux horloges atomiques, elles ne nécessitent pas de conditions de vide élevé, de refroidissement extrême ou de blindage contre les perturbations magnétiques et électriques.
Selon les scientifiques, même s’il reste encore de nombreux facteurs à atteindre avant que les horloges nucléaires surpassent les performances des horloges atomiques ou les remplacent, ces résultats démontrent que ce temps n’est pas loin.
Ha Trang (selon CNN)
Source : https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html
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