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Fiche 1
La mesure précise et stable du temps
Jusqu'en 1955 1 la seconde est encore définie comme la fraction 1/86 400 du jour solaire : cependant on a
observé depuis longtemps que la référence terrestre est assez irrégulière, et il est apparu nécessaire de
changer de définition en se basant sur les progrès technologiques de l'époque.
Le concept des horloges atomiques repose sur le caractère quasi immuable des propriétés atomiques,
notamment les fréquences des radiations émises lors de transitions entre niveaux d'énergie. L'horloge
atomique de référence fonctionne grâce à un isotope stable de l'atome de césium (
1 33Cs). Cet isotope est
excité et entre en résonance sous l'effet d'un signal électromagnétique fourni par un oscillateur extérieur.
Soumis à ce signal, l'atome de césium peut absorber un photon, avec une probabilité qui dépend de l'écart
entre la fréquence du signal extérieur et la fréquence de la résonance atomique. Cette probabilité est
maximale lorsque ces deux fréquences sont éga les: on arrive ainsi à corriger la fréquence de l'oscillateur
extérieur, et à la maintenir constamment égale à celle de la résonance atomique. L'oscillateur externe
fournit un signal périodique extrêmement stable qui permet alors de définir la seconde comme référence
du temps. En 1967, une nouvelle définition de la seconde a ainsi été adoptée.
Le GPS
Exemple d'horloge atomique à rubidium
(photo www.hautehorlogerie.org).
En 2005, les meilleures horloges atomiques (fontaines atomiques
à césium) atteignent une exactitude de l'ordre de 6 · 10- 16 , soit
une erreur de 1 seconde en 50 millions d'années. À noter aussi
qu'en 1983 1 grâce à l' horloge atomique, le mètre étalon a été
redéfini.
Grâce aux avancées sur la mise au point des horloges atomiques, le « Global Positionning System » ou
GPS, a pu être mis en œuvre, au début pour des applications militaires. L'objectif du GPS est de donner a
son utilisateur ses coordonnées sur le globe grâce à un en semble de satellites. Ces satellites embarquent
jusqu'à quatre horloges atomiques chacun . Cette précision sur le temps ainsi que ce lle sur les coordonnées spatia les d'un utilisateur lui permettent de connaître très précisément sa vitesse.
Le s horloges atomiques sont très utilisées dans les systèmes
de télécommunication pour fournir un signal de référence aux
oscillateurs internes des équipements, afin d'assurer une qualité
de transmission des services.
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Jusqu'en 1955 1 la seconde est encore définie comme la fraction 1/86 400 du jour solaire : cependant on a
observé depuis longtemps que la référence terrestre est assez irrégulière, et il est apparu nécessaire de
changer de définition en se basant sur les progrès technologiques de l'époque.
Le concept des horloges atomiques repose sur le caractère quasi immuable des propriétés atomiques,
notamment les fréquences des radiations émises lors de transitions entre niveaux d'énergie. L'horloge
atomique de référence fonctionne grâce à un isotope stable de l'atome de césium (
1 33Cs). Cet isotope est
excité et entre en résonance sous l'effet d'un signal électromagnétique fourni par un oscillateur extérieur.
Soumis à ce signal, l'atome de césium peut absorber un photon, avec une probabilité qui dépend de l'écart
entre la fréquence du signal extérieur et la fréquence de la résonance atomique. Cette probabilité est
maximale lorsque ces deux fréquences sont éga les: on arrive ainsi à corriger la fréquence de l'oscillateur
extérieur, et à la maintenir constamment égale à celle de la résonance atomique. L'oscillateur externe
fournit un signal périodique extrêmement stable qui permet alors de définir la seconde comme référence
du temps. En 1967, une nouvelle définition de la seconde a ainsi été adoptée.
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Exemple d'horloge atomique à rubidium
(photo www.hautehorlogerie.org).
En 2005, les meilleures horloges atomiques (fontaines atomiques
à césium) atteignent une exactitude de l'ordre de 6 · 10- 16 , soit
une erreur de 1 seconde en 50 millions d'années. À noter aussi
qu'en 1983 1 grâce à l' horloge atomique, le mètre étalon a été
redéfini.
Grâce aux avancées sur la mise au point des horloges atomiques, le « Global Positionning System » ou
GPS, a pu être mis en œuvre, au début pour des applications militaires. L'objectif du GPS est de donner a
son utilisateur ses coordonnées sur le globe grâce à un en semble de satellites. Ces satellites embarquent
jusqu'à quatre horloges atomiques chacun . Cette précision sur le temps ainsi que ce lle sur les coordonnées spatia les d'un utilisateur lui permettent de connaître très précisément sa vitesse.
Le s horloges atomiques sont très utilisées dans les systèmes
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oscillateurs internes des équipements, afin d'assurer une qualité
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