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Une horloge lie le temps à la masse d’une particule

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Une nouvelle horloge atomique lie le temps à la masse d’un atome ; Cette découverte pourrait amener à une mesure plus précise du temps et à une nouvelle définition du kilogramme.

Pendant des siècles, les hommes ont mesuré le temps en comptant les oscillations de mouvements périodiques très réguliers comme le Soleil, un pendule ou un cristal de quartz.

Ces cinquante dernières années, les scientifiques se sont tournés vers les oscillations électromagnétiques à l’intérieur de l’atome pour mesurer le temps. Les horloges atomiques définissent la seconde, l’unité de base du temps du système international.

Contrairement aux horloges atomiques conventionnelles, dont la référence est une fréquence de transition d’un atome, les oscillations de l’horloge développée par Shau-Yu Lan et ses collègues de l’Université de Californie à Berkeley, sont reliées à la masse de l’atome de césium.

Dans leur expérience, ils ont utilisé un interféromètre à ondes de matière et un peigne de fréquence pour accéder à une fréquence d’oscillation spécifique connue sous le nom de fréquence Compton associée à la masse d’un atome de césium froid. Ils montrent que la masse et le temps peuvent être directement reliés par leur dispositif expérimental et qu’une telle horloge atomique peut offrir une grande précision.

L’horloge pourrait être aussi utilisée dans le but opposé de faire la mesure de la masse par celle de la fréquence Compton. Ceci pourrait servir en théorie à donner la référence du kilogramme par rapport à la seconde avec les valeurs définies de la constante de Planck et de la vitesse de la lumière. Un article Perspective discute de ces résultats.

Une horloge lie le temps à la masse d'une particule

L’article complet est disponible : ici (anglais)

[ Photo : Holger Müller ]

« A Clock Directly Linking Time to a Particle’s Mass » par S.-Y. Lan, P.-C. Kuan, B. Estey, D. English, J.M. Brown, M.A. Hohensee et H. Müller de l’Université de Californie, Berkeley à Berkeley, CA ; H. Müller du Lawrence Berkeley National Laboratory à Berkeley, CA.


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