Le Bureau international des poids (BIPM) à Sèvres, près de Paris, calcule habituellementl’heure internationale,
«Pour tirer pleinement parti des horloges optiques en UTC, il est important d'améliorer les méthodes de comparaison des horloges mondiales», explique Gérard Petit, physicien au service du temps du BIPM.
Une horloge atomique est un appareil de mesure du temps, enqui utilise comme norme les vibrations se produisant au niveau des atomes ou des molécules. Le Système international d'unités définit une seconde comme 9 192 631 770 périodes de rayonnement électromagnétique résultant de la transition entre deux niveaux de l'état fondamental de l'atome de césium 133.
L'horloge atomique est essentielle dans la navigation. La détermination de la position des vaisseaux spatiaux, des satellites, des missiles balistiques, des avions, des sous-marins, ainsi que le déplacement des voitures en mode automatique via les communications par satellite (GPS, GLONASS, Galileo) sont impossibles sans horloge atomique. Les horloges atomiques sont également utilisées dans les systèmes de télécommunications par satellite et terrestres, y compris les stations de base pour les communications mobiles, les bureaux de normalisation internationaux et nationaux et les services de temps de précision, qui diffusent périodiquement des signaux temporaires par radio.
Cependant, les horloges atomiques ont leurs propres complexités -Les horloges atomiques optiques modernes, basées sur des lasers interagissant avec des atomes ultra-froids, offrent une précision beaucoup plus grande que la communication par satellite qui les relie.
Des antennes et une horloge sur un réseau optique sont utilisées. En haut à gauche: antenne de 2,4 m installée à l'INAF, Italie. En haut au milieu: antenne de 2,4 m installée au NICT, Japon. En haut à droite: antenne de 34 m située au NICT, Japon. En bas à gauche: Une horloge en ytterbium sur un réseau optique fonctionnant à l'INRIM, Italie. En bas à droite: une horloge sur un réseau optique à base de strontium situé au NICT, Japon. Crédit: Institut national des technologies de l'information et de la communication (NTIC), sauf pour le coin inférieur gauche. Crédit: Institut National de Médecine Métrologique (INRIM).
Dans la nouvelle étude, les sources radio extragalactiques de haute énergie remplacent les satellites en tant que sources de référence.Le groupe de Sekido Mamoru au NICT a mis au point deux radiotélescopes dédiés, l’un déployé au Japon et l’autre en Italie, pour réaliser la connexion à l’aide de l’interférométrie à très longue base (VLBI).Ces télescopes peuvent effectuer des observations dans une large gamme de fréquences, et des antennes d’un diamètre de seulement 2,4 mètres permettentpour les porter.
« Nous voulons montrer que le VLBI à large bande peut être un outil puissant non seulement en géodésie et en astronomie, mais aussi en métrologie », explique-t-ilSekido.
L’objectif de cette collaboration était de connecter deux horloges optiques en Italie et au Japon, séparées par une distance de base de 8 700 km.Cette horloge charge des centaines d’atomes ultrafroids dans un réseau optique, un piège atomique créé avec de la lumière laser.Différentes particules atomiques sont utilisées dans la montre : l’ytterbium pour les montres en INRIM et le strontium en NTIC.Tous deux sont candidats à la future dérogation à la seconde dans le Système international d’unités (SI).
«Aujourd'hui, c'est une nouvelle génération de montres optiquespousse à réviser la définition de la seconde. La voie de la redéfinition doit relever le défi de comparer les horloges à une échelle mondiale, intercontinentale, avec de meilleures performances qu'aujourd'hui », a déclaré David Kalonico, responsable de la métrologie quantique et des nanotechnologies et coordinateur de la recherche à l'INRIM.
La communication est possible en observant des quasars à des milliards d’années-lumière : des sources radio alimentées par des trous noirs d’une masse de plusieurs millions de masses solaires, mais si éloignées qu’elles peuvent être considérées comme des points fixes dans le ciel.Les télescopes visent la nouvelle étoile toutes les quelques minutes pour compenser l’influence de l’atmosphère.« Nous avons observé le signal non pas à partir de satellites, mais à partir de sources radio spatiales », a commenté le projetIdo Tetsuya, directeur du Laboratoire des normes spatiales et coordinateur de la recherche au NTIC.
En plus d’améliorer la mesure du temps international, une telle infrastructure ouvre également de nouvelles voies pour étudier la physique fondamentale et la relativité générale, pour étudier les variations du champ gravitationnel terrestre, ou encore les variations des constantes fondamentales qui sous-tendent la physique.
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