21/03/2012 - Nouvelle montre nucléaire 100 fois plus précise que la montre atomique actuelle

Menéame

Une équipe internationale de scientifiques travaille à la construction de laquelle peut être la montre la plus précise de l’univers. La machine, cent fois plus exacte que les montres atomiques actuelles, a une marge d’impressibilité de un dixième de seconde en 14 milliards d’années -l’âge du Cosmos, selon l’Institut technologique de Géorgie (États-Unis).

L’ingéniosité, qui utilise un seul ion detorio pour obtenir sa précision, pourrait être utile dans certaines formes de communications confidentielles et pour l’étude des théories fondamentales de la physique. En outre, il pourrait améliorer le système de positionnement global (GPS), qui repose maintenant sur des montres atomiques, et une large gamme de mesures importantes. L’enquête sera publiée dans le magazine Physical Review Letters.

Si vous donnez aux gens une meilleure horloge, il va l’utiliser, dit Alex Kuzmich, professeur à l’école de physique à l’Institut de technologie de Géorgie et un des auteurs de la recherche. «i»Pour la plupart des applications, les montres atomiques que nous avons sont suffisamment précises, mais il ya d’autres applications dans lesquelles avoir une horloge meilleure serait d’offrir un avantage réel «br/». Aperçu ABC.es.

Un piège à ions

Les montres mécaniques utilisent un rétroviseur pour fournir les oscillations nécessaires pour contrôler le temps. Dans les montres modernes, ce sont les cristaux à quartz qui fournissent des oscillations à haute fréquence. La précision des atomiques, cependant, est due aux oscillations des électrons dans les atomes induites par un rayon laser. Cependant, ces électrons peuvent être affectés par des champs magnétiques et électriques, laissant les montres atomiques légèrement à la dérive environ quatre secondes dans le temps de vie de l’Univers.

Parce que les neutrons sont beaucoup plus lourds que les électrons et sont densément regroupés dans le noyau atomique, ils sont moins sensibles à ces perturbations environnementales. Une horloge nucléaire devrait donc être moins affectée par des facteurs externes que son cousin atomique. Dans notre travail, nous montrons qu’en utilisant des rayons lasers pour orienter les électrons d’une manière très spécifique, nous pouvons utiliser le neutron d’un noyau atomique tel que le visqueux de l’horloge, explique Corey Campbell, du laboratoire Kuzmich et principal auteur de l’étude.

Pour créer les oscillations, les chercheurs prévoient d’utiliser un laser à des fréquences de l’ordre du pétahertz — 10 à la puissance 15, soit 1.000.000.000.000.000 oscillations par seconde — afin de porter le noyau d’un ion de thorium 229 à un état d’énergie plus élevé. Le réglage d’un laser produisant ces états permettrait aux scientifiques d’établir sa fréquence avec une grande précision ; cette fréquence servirait à mesurer le temps, à la place du tic-tac d’une horloge ou de l’oscillation d’un pendule.

Fréquence exacte

Cette horloge nucléaire doit être maintenue à une température très basse de dizaines de microkelvins. Pour produire et maintenir ces températures, les physiciens utilisent normalement un laser, mais dans ce cas, cela posait un problème, car la lumière laser pourrait provoquer des discordances. Les scientifiques ont résolu l’affaire avec un autre ion de radio réfrigérant.

Les calculs suggèrent que cette montre nucléaire pourrait avoir une précision de 10 (-19), contre 10 (-17) pour la meilleure montre atomique. Bien que l’équipe de recherche pense qu’elle a démontré le potentiel de faire une montre nucléaire - proposé pour la première fois en 2003 - il faudra encore un certain temps avant qu’elle puisse en produire une. Le grand défi est de déterminer la fréquence exacte des émissions de laser ultraviolet nécessaire pour exciter le noyau de torium. « Les gens recherchent cela depuis 30 ans » , dit Campbell. »C’est pire que de chercher une aiguille dans une botte de foin. C’est plus comme chercher une aiguille dans un million de oisillons.

Kuzmich pense que ce problème sera résolu, ce qui permettra aux physiciens de passer à la génération suivante d’horloges extrêmement précises. Notre recherche montre que la construction d’une montre nucléaire de cette manière est à la fois utile et réalisable, sûre. « Nous avons maintenant les outils et les plans nécessaires pour avancer dans la réalisation de ce système » .

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