Séminaire du Département de Physique et Mécanique en co-organisation avec la SFP section Lorraine :
La Mesure du Temps et Tests Fondamentaux,
le 7 décembre 2010 à 14h, Amphi 8,
par Christophe Salomon, Laboratoire Kastler Brossel de l’Ecole Normale Supérieure, Paris, France
Nous commencerons par rappeler le principe des horloges atomiques, les outils actuellement les plus précis pour les mesures de temps. L’unité de temps du système SI, la seconde, est réalisée aujourd’hui avec une exactitude de 3.10-16 en valeur relative avec des fontaines utilisant des atomes ultrafroids de césium. Ces dispositifs conduisent à une erreur qui ne dépasse pas une seconde tout les 100 millions d’années. Les horloges optiques qui fonctionnent dans la partie visible du spectre électromagnétique ont fait des progrès spectaculaires ces dernières années et atteignent aujourd’hui une stabilité de fréquence de 8.10-18 et ouvrent des perspectives nouvelles pour les applications.
Nous décrirons ensuite les tests de physique fondamentale qui peuvent être réalisés avec des horloges sur terre et dans l’espace. En comparant des horloges de nature différente, de nouvelles limites sont établies pour une éventuelle variation des constantes fondamentales comme la constante de structure fine alpha caractérisant l’interaction électromagnétique. Les peignes de fréquence permettant de relier horloges micro-ondes et optiques de façon très simple ouvrent de nouvelles possibilités pour ces comparaisons d’horloges. La mission spatiale PHARAO/ACES, développée par l’ESA et le CNES, installera en 2013 à bord de la station spatiale internationale deux horloges atomiques ultrastables, une horloge à atomes de césium froids et un maser à hydrogène. Ces horloges seront comparées à des horloges au sol par un lien micro-onde de haute performance permettant un test du décalage gravitationnel vers le rouge (effet Einstein) au niveau de 2.10-6 et une recherche globale de variation des constantes fondamentales. Un nouveau type de géodésie relativiste utilisant l’effet Einstein permettra d’accéder à une détermination du géoïde terrestre, qui viendra compléter les déterminations récentes obtenues par les missions de géodésie spatiale.