Résolution 4 : La définition de la seconde
La seconde est, depuis la 13e Conférence générale des poids et mesures (CGPM) en 1967, définie ainsi : « la seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133 non perturbé. »
La CGPM avait alors acté que le temps ne serait plus défini par le mouvement de la Terre mais à partir de niveaux d’énergie quantifiés des atomes et de la fréquence correspondant aux différences d’énergie.
C’est alors que l’oscillation d’une radiation dont la fréquence est accordée sur la transition atomique du césium, choisie pour de sa stabilité, permet de créer un étalon : 9 192 631 770 oscillations = 1 seconde !
Mais la recherche ne s’est pas arrêtée là et même si la précision actuelle est en soit une prouesse et permet de répondre à un grand nombre de besoins, il faut garder en tête qu’une erreur d’une micro seconde entraine une erreur de 100 m sur Terre pour une localisation satellite !
Pour aller plus loin donc d’autres transitions qui répondraient à des fréquences plus grandes et donc plus précises sont donc étudiés, dans divers atomes : strontium, mercure, ytterbium, calcium, aluminium et bien d’autres encore.
Un des plus grands obstacles que les équipes rencontrent est l’extrême mobilité des atomes. Plusieurs techniques, le refroidissement, la « fréquence magique » inventée dans les années 2 000, ou encore le peigne de fréquence en 2005 ont permis de grandes avancées.
La CGPM a encouragé le CIPM à poursuivre le travail nécessaire afin de proposer une nouvelle définition de la seconde, ainsi que sa date de mise en œuvre, lors de la 29e réunion de la CGPM (2030).
https://www.doi.org/10.59161/CGPM2026RES4F
Résolution 5 : La suppression de la seconde intercalaire ? C’est décidé !
Ce temps que nos horloges emploient, de la montre au satellite, est celui du Temps Universel Coordonné (UTC) qui est le standard servant de base au temps civil dans la plupart des pays depuis 1972, année de sa création.
Son rôle est de maintenir une cohérence entre les deux mesures du temps que nous employons encore aujourd’hui, à savoir : la durée du jour astronomique et le temps atomique. Il existe un décalage entre ces deux temps qui a jusqu’ici était résolu par l’ajout d’une seconde dite « intercalaire ».
Jusqu’ici, le temps de la durée du jour était toujours un peu plus long que le temps atomique. Or, depuis 2025 la rotation de la Terre accélère ! Il ne faudrait donc plus ajouter une seconde mais en retirer une entre 2030 et 2035 si le phénomène se poursuivait.
Si l’ajout posait déjà de sérieuses difficultés pour les systèmes informatiques, la suppression serait plus compliquée encore et risquerait d’avoir un impact considérable sur plusieurs secteurs critiques (satellites, réseaux de communication, services bancaires, GPS).
Aujourd’hui l’ajout se fait quand l’écart entre les deux temps est supérieur 0,9 seconde. La proposition faite est de passer à un intervalle de tolérance de 3600 s soit 1h, ce qui permettrait d’avoir une réalisation continue d’UTC pendant plusieurs siècles.
La CGPM a adopté cette proposition de passer à 1h, et décidé que « l’UTC continu entrera en vigueur le 20 mai 2027 » !
https://www.doi.org/10.59161/CGPM2026RES5F
Mais au fait, pourquoi la rotation de la Terre a-t-elle accéléré ?
Il n’y a à ce jour que des hypothèses.
Jusqu’ici, la force d’attraction provoquée par la Lune, provoquait ce que l’on appelle « l’effet de marée » qui agissait comme un frein et ralentissait la rotation de la Terre de 2 millisecondes par siècle.
Personne n’avait anticipé que le contraire se produirait et qu’au lieu de ralentir elle accélérait !
C’est pourtant bien ce qui est observé depuis 2020. Les chercheurs ne peuvent pas affirmer que le phénomène va se poursuivre car ils n’en connaissent pas les causes.
L’hypothèse la plus probable, mais dont la vérification sera complexe, est celle d’un mouvement interne du noyau terrestre et dont la dynamique est encore très mal connue.
Résolution 6 : Echelle de temps lunaire
La troisième résolution dans laquelle est impliquée le LTE concerne la définition d’une échelle de temps de référence lunaire internationale et sa traçabilité à l’UTC.
Elle souligne que la volonté par les agences spatiales de développer des infrastructures lunaires, des systèmes de positionnement par satellite, de navigation et de synchronisation dans l’environnement lunaire nécessite une référence temporelle commune, compatible avec les exigences de précision de la relativité générale. La résolution relève que l’utilisation directe de l’échelle UTC serait inadaptée aux applications les plus exigeantes, en raison des effets relativistes. Elle souligne par ailleurs que la multiplication des échelles de temps coordonné doit être évitée afin ne pas faire proliférer les valeurs numériques des paramètres de masses.
Elle constate que le temps coordonné lunaire (TCL), défini par l’Union astronomique Internationale (UAI), satisfait parfaitement aux exigences scientifiques identifiées. Elle recommande enfin au CIPM de suivre les projets lunaires pionniers et au BIPM de collaborer avec les agences spatiales et les laboratoires nationaux de métrologie afin de coordonner la réalisation de l’échelle de temps lunaire et d’assurer sa traçabilité à UTC.
Pour en savoir plus :
https://www.doi.org/10.59161/CGPM2026RES6F
https://lte.observatoiredeparis.psl.eu/Quelle-heure-est-il-sur-la-Lune
Comme nous venons de le voir avec les 3 résolutions discutées lors de la 28e CGPM, les précisions atteignent de tels niveaux qu’elles doivent être accompagnées de nouvelles infrastructures pour permettre la comparaison de ces horloges sans dégradation par le moyen employé.
Refimeve
C’est un des rôles du réseau REFIMEVE, auquel participe activement le LTE, qui permet aux laboratoires européens de dépasser les limites des communications satellitaires pour améliorer encore la précision des comparaisons.
L’Equipe REFIMEVE+ du Laboratoire Temps Espace (LTE) s’appuie sur une première scientifique mondiale : le transfert longue distance d’une fréquence optique ultra-stable sur un réseau Internet sans perturbation du trafic.
Cette infrastructure permet de distribuer des signaux ultrastables de fréquence et de temps générés au Laboratoire Temps Espace (LTE) (LNE-OP), via +9000 km de fibres optiques de RENATER, vers plus de 30 laboratoires et infrastructures de recherche situés sur tout le territoire français. L’objectif serait de pouvoir fournir une référence de temps à l’échelle planétaire.
La précision relative des signaux distribués, pouvant dépasser la gamme des 10-18, elle permet des applications scientifiques très variées en physique fondamentale, technologies quantiques, photonique, géosciences, climatologie ou encore pour la synchronisation de grands instruments (accélérateurs ou réseaux de télescopes) pour la physique des hautes énergies ou l’astrophysique.
De même, la sensibilité de la fibre optique est telle que les équipes ont réalisé que le réseau pourrait participer à la détection de mouvement comme les séismes, le repérage de mouvements de masse d’eau, de magma et autres solides et liquides. C’est dans ce contexte qu’ils participent au projet européen Sensei :
https://www.projetsensei.com/fr/
Les retombées sociétales à venir s’annoncent également majeures.
Dans cette dynamique, une initiative portée par la France vise aujourd’hui à faire évoluer cette infrastructure vers une dimension européenne. Le projet FOREST a pour ambition de constituer une infrastructure de recherche européenne autour du transfert de référence de temps et de fréquence optique à l’échelle continentale.
En savoir plus :
https://www.refimeve.fr/
https://lte.observatoiredeparis.psl.eu/La-seconde-du-futur-se-precise-avec-un-reseau-mondial-d-horloges
Des projets qui testent les limites de nos mesures
Et parce qu’il s’agit de recherche les questions sont ouvertes et les expériences bienvenues, qu’elles viennent confirmer les théories ou en montrer les failles.
Ainsi certaines équipes du LTE travaillent à fabriquer des horloges atomiques transportables pour mesurer les différentes valeurs de la seconde en fonction de l’altitude, marchant dans les pas de la théorie de la relativité générale qui stipule que l’écoulement du temps dépend du champ gravitationnel.
De même l’horloge Pharao qui est installée dans l’ISS compare ses mesures depuis l’espace à celles effectuées sur Terre : https://lte.observatoiredeparis.psl.eu/Lancement-reussi-d-ACES-PHARAO
La physique fondamentale est questionnée, et c’est ainsi qu’elle pourra répondre aux grandes questions qui subsistent sur la matière, le temps, l’espace.
