Fonctionnement en orbite d'une horloge atomique à base de 87 atomes de Rb. Principe et structure de l'horloge spatiale à atomes froids (CAC). La zone de capture est un piège magnéto-optique (MOT) avec une conception à faisceau replié. La cavité d'interrogation annulaire est utilisée pour le champ hyperfréquence pour interroger les atomes froids. Dans la zone de détection, des atomes froids dans les deux états hyperfins sont détectés. Le signal d'horloge est obtenu en alimentant le signal d'erreur à la fréquence de la source hyperfréquence. Crédit: Communication Nature (2018). DOI :10.1038/s41467-018-05219-z
Une équipe de chercheurs de l'Académie chinoise des sciences a réussi à faire fonctionner une horloge atomique froide dans l'espace pendant une période de 15 mois. Dans leur article publié dans la revue Communication Nature , le groupe décrit comment ils ont réussi à accomplir la tâche difficile.
Les horloges atomiques froides gardent l'heure en mesurant les oscillations atomiques en chute libre (donc aucune interférence ne se produit). Ils sont refroidis, comme leur nom l'indique, près du zéro absolu à l'aide de lasers, ce qui les rend plus précis. Il serait pratique pour les chercheurs de faire fonctionner une horloge atomique froide dans l'espace, ce qui permettrait de mesurer le temps plus précisément pour des choses telles que les applications GPS. Mais l'espace présente des défis qui ne sont pas présents sur Terre, y compris la taille et le poids de l'appareil - les deux sont très précieux sur les engins spatiaux. Il y a aussi la question de protéger l'horloge du rayonnement cosmique. De tels barrages routiers ont empêché l'utilisation de ces horloges dans l'espace, jusqu'à maintenant.
Dans ce nouvel effort, les chercheurs rapportent qu'ils ont réussi à faire fonctionner une horloge atomique froide à bord d'un véhicule en orbite autour de la Terre, la station spatiale Tiangong-2 Chinse. Ils rapportent en outre qu'ils ont fait fonctionner l'horloge pendant 15 mois, et pendant ce temps, ils ont atteint une stabilité de fréquence de 3.0 x 10 −13 ?? −1/2 .
L'horloge utilisée par l'équipe était enfermée dans trois couches de mu-métal et maintenue à une pression de 10 -12 atmosphères. Les servomoteurs utilisés pour stabiliser la pression étaient également blindés pour éviter les interférences de leurs champs magnétiques. À l'intérieur de l'appareil se trouvait un piège isolant 50 millions d'atomes de rubidium-87 maintenus stables par des micro-ondes et des impulsions laser. La mesure a été effectuée par interférométrie.
Les chercheurs suggèrent que des horloges spatiales similaires pourraient être utilisées pour la métrologie ainsi que pour tester les principes de la relativité générale et d'autres constantes de physique fondamentale.
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