L'horloge à ion unique, plus précise que jamais!

Mesurer le passage du temps est une activité indispensable à l'évolution de la science qui nous aide à comprendre les lois de la nature et à tirer un sens du monde qui nous entoure. En effet, plus on mesure la seconde avec précision, mieux on peut étudier les phénomènes et des effets infinitésimaux, ou en découvrir de nouveaux.

Les experts de la fréquence et du temps du portefeuille Centre de recherche sur la science des mesures et les étalons (SME) du CNRC rapportent avoir amélioré la définition actuelle de la seconde de façon appréciable en recourant à une propriété unique de leur étalon de la fréquence optique reposant sur l'ion de strontium.

L'idée consistait à saisir un seul ion, à le tenir à l'écart des perturbations extérieures comme les mouvements, les chocs, les champs parasites, etc. puis à sonder une transition optique extrêmement fine. Ainsi, l'atome devient un étalon presque parfait, isolé, et d'une rare précision de la fréquence.

Néanmoins, aussi parfaite que soit une horloge, on ne peut isoler totalement un atome de son environnement et décrire exactement comment l'ion se comportera. Grâce à cette expérience cependant, les scientifiques de SME ont acquis une meilleure compréhension des effets de la chaleur sur la fréquence de l'ion, si bien qu'ils en ont réduit l'incertitude par un facteur de 24. Parallèlement, on est parvenu à atténuer les autres perturbations liées aux mouvements de l'ion d'un facteur supérieur à 200. Ces résultats ont fait en sorte que la précision de l'horloge ionique dépasse du centuple celle des meilleures horloges au césium qui définissent actuellement la seconde.

L'horloge ionique est l'instrument qui mesure le temps de la façon la plus précise au Canada. Ses résultats sont dix fois plus reproductibles que ceux de la meilleure horloge à fontaine de césium et elle constitue un des meilleurs étalons de la fréquence optique en existence dans le monde.

La performance actuelle des horloges optiques ainsi que les perfectionnements constants et rapides qu'on y apporte militent fortement en faveur d'une éventuelle redéfinition de la seconde au moyen d'un étalon optique. À vrai dire, ces travaux concourent à réaliser un rêve vieux de plusieurs décennies, à savoir mesurer l'univers physique avec un degré de précision beaucoup plus élevé que jamais, et ouvrent ainsi la porte à de nouvelles applications dans des domaines comme le chronométrage, la relativité, l'astronomie, la navigation, la géodésie et l'exploration de l'espace, tout en permettant la vérification des postulats fondamentaux de la physique.

Les scientifiques de SME sont impatients de poursuivre ces recherches fascinantes dont les répercussions se font sentir sur le travail de nombreux autres chercheurs, partout sur la planète.