Le contexte et la problématique
La nouvelle génération d’horloges atomiques, dites optiques, dépasse de plusieurs ordres de grandeur la précision des standards actuels. Leurs performances ouvrent la voie à de nouveaux champs scientifiques comme la géodésie chronométrique – une méthode de mesure de différence d’altitude par différence de rythme des horloges distantes – ou encore l’amélioration des systèmes de référence spatio-temporels, essentiels à de nombreux services scientifiques et systèmes d’observation, de la Terre et de l’Espace. Mais leur extrême stabilité rend les méthodes classiques de comparaison d’horloges obsolètes.
La méthode
Pour surmonter cette limite, les chercheurs s’appuient sur des liaisons par fibre optique, où la lumière se propage de manière symétrique dans les deux sens, permettant une comparaison fidèle et ultra-précise d’horloges éloignées de milliers de kilomètres. Dans ce travail collaboratif sans précédent, dix horloges réparties dans six pays ont été reliées par ces réseaux avancés ainsi que par des liaisons satellites à l’état de l’art, afin d’être comparées simultanément.
Les résultats
Au total, 38 rapports de fréquence entre horloges optiques ont été mesurés, certains pour la toute première fois, avec des incertitudes record. Il s’agit de la comparaison la plus vaste et la plus précise jamais réalisée dans le domaine. Ces résultats constituent une avancée majeure vers la création des premières échelles de temps optiques, et l’adoption des horloges optiques comme base du temps atomique international.
Les perspectives
En astronomie multi-messager, ces futures échelles de temps optiques permettront de déceler des écarts temporels infimes entre les temps d’arrivée de différents messagers détectés à des sites distants. La capacité à générer et diffuser ces nouvelles références de temps et de fréquence permettront de cartographier dynamiquement le champ de gravité terrestre via la géodésie relativiste et améliorera la précision des observations VLBI.
Légende : Carte du réseau d’horloges atomiques. Le nom des différentes horloges inter-comparées représente l’atome ou l’ion utilisé.
Lire le communiqué de presse et l’article.
