Les horloges atomiques fonctionnent en mesurant la fréquence du rayonnement électromagnétique émis par les atomes. La fréquence de ce rayonnement est déterminée par les niveaux d’énergie des atomes et elle est très stable. Cela signifie que les horloges atomiques peuvent donner l’heure avec une grande précision.
La première horloge atomique a été construite en 1949 par le National Bureau of Standards (NBS). Cette horloge utilisait les vibrations des atomes de césium pour mesurer le temps. Les atomes de césium ont un niveau d’énergie très stable, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans les horloges atomiques.
Depuis le développement de la première horloge atomique, de nombreuses améliorations ont été apportées à la technologie. Les horloges atomiques sont désormais beaucoup plus petites et plus précises qu’elles ne l’étaient par le passé. Ils sont également utilisés dans diverses applications, notamment la navigation, les télécommunications et la recherche scientifique.
Voici une explication plus détaillée du fonctionnement des horloges atomiques :
1. Les atomes sont excités à un niveau d'énergie plus élevé. Cela se fait en projetant un faisceau de lumière sur les atomes. La lumière a une fréquence proche de la fréquence naturelle des atomes. Cela amène les atomes à absorber la lumière et à passer à un niveau d’énergie plus élevé.
2. Les atomes émettent de la lumière lorsqu'ils reviennent à leur niveau d'énergie inférieur. La fréquence de cette lumière est la même que la fréquence de la lumière absorbée. Cette lumière est détectée par un photodétecteur.
3. La fréquence de la lumière est mesurée. La fréquence de la lumière est mesurée par un compteur. Ce compteur compte le nombre d'ondes lumineuses détectées dans un laps de temps donné.
4. Le temps est calculé. Le temps est calculé en divisant le nombre d'ondes lumineuses par la fréquence de la lumière. Cela donne le temps qui s'est écoulé depuis que les atomes ont été excités à un niveau d'énergie plus élevé.
Les horloges atomiques sont très précises car la fréquence de la lumière émise par les atomes est très stable. Cela signifie que les horloges atomiques peuvent donner l’heure avec une grande précision. Les horloges atomiques sont utilisées pour calibrer d'autres horloges et pour synchroniser les réseaux de communication. Ils sont également utilisés dans la recherche scientifique pour mesurer la vitesse à laquelle l’univers se développe.
