Certains contenus de cet article sont issus et adaptés de la publication du Laboratoire Temps-Espace (LTE), Observatoire de Paris–PSL.
Les horloges optiques : une nouvelle frontière pour la mesure du temps
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.
Un réseau mondial pour des comparaisons ultra-précises
La stabilité remarquable des horloges optiques rend cependant les méthodes traditionnelles de comparaison inadaptées. Pour y répondre, les chercheurs ont utilisé des fibres optiques assurant une propagation symétrique de la lumière dans les deux directions, ce qui garantit une transmission fidèle des signaux sur des milliers de kilomètres. Associées à des liaisons satellites de pointe, ces technologies ont permis de relier et de comparer simultanément dix horloges réparties sur plusieurs pays.
Une avancée majeure en métrologie
Au total, 38 rapports de fréquence ont été mesurés entre horloges optiques, certains pour la première fois, avec des niveaux d’incertitude record. Ces résultats constituent la comparaison la plus étendue et la plus précise jamais réalisée, et représentent une étape importante vers l’intégration des horloges optiques dans la définition internationale du temps atomique.
Des applications en astronomie, géodésie et métrologie
Ces futures échelles de temps optiques offriront la possibilité de détecter des écarts temporels extrêmement faibles entre les signaux reçus sur des sites distants, un atout précieux pour l’astronomie multi-messager. Par ailleurs, elles permettront de cartographier de manière dynamique le champ gravitationnel terrestre via la géodésie relativiste, et d’améliorer la précision des observations VLBI. Enfin, la métrologie temps-fréquence bénéficiera directement de ces nouvelles références plus stables et précises.