Une nouvelle horloge a réussi à mesurer le temps pendant plus de 24 heures en utilisant le cœur des atomes.
Pour mesurer le temps, une horloge a besoin d'un rythme régulier. Une ancienne pendule compte les mouvements de son balancier. Une montre électronique utilise les vibrations d'un petit cristal. Les horloges atomiques, beaucoup plus précises, se servent des atomes.
Dans une horloge atomique classique, on utilise les électrons, de minuscules particules qui entourent le noyau de l'atome. Lorsqu'ils reçoivent des ondes à une fréquence très précise, ils changent d'état. L'appareil utilise cette fréquence comme référence pour compter les secondes.
La nouvelle horloge fonctionne sur une idée proche, mais avec une différence importante : elle utilise le noyau, au centre de l'atome, plutôt que les électrons autour. Ce noyau est généralement mieux protégé des perturbations extérieures. Il pourrait donc permettre de mesurer le temps avec encore plus de régularité.
Le problème, c'est qu'il est très difficile de faire réagir un noyau avec de la lumière. Un élément rare, le thorium-229, possède toutefois une particularité : son noyau peut changer d'état lorsqu'il reçoit une lumière ultraviolette bien précise.
Des chercheurs de l'Université technique de Vienne ont placé du thorium dans un petit cristal, puis l'ont éclairé avec un laser. Quand le laser émet à la bonne fréquence, les noyaux absorbent une partie de la lumière. Si cette fréquence change, l'absorption change aussi. L'appareil le détecte et corrige automatiquement le laser pour garder le bon rythme.
Ce système a fonctionné pendant plus de 24 heures sans intervention. La régularité mesurée correspondrait, à titre de comparaison, à une erreur d'environ une seconde sur 30 millions d'années.
Pour autant, elle ne bat pas encore les meilleures horloges atomiques actuelles. Ce qui est nouveau, c'est d'avoir réussi à maintenir automatiquement le rythme d'un laser grâce aux noyaux des atomes. Les chercheurs espèrent améliorer sa précision dans les prochaines années.
Une telle horloge pourrait aussi aider à étudier des mystères de la physique. En comparant son rythme à celui d'une horloge atomique, les scientifiques peuvent rechercher de minuscules changements qui pourraient, par exemple, être liés à la matière noire. Les premiers essais n'ont pour le moment révélé aucun signal de ce type.