Les scientifiques ont inventé une nouvelle horloge qui indique l'heure avec plus de précision que toute autre horloge.

L'horloge est si précise qu'elle ne gagnera ou ne perdra pas plus d'une seconde en 14 milliards d'années, à peu près l'âge du cosmos. Son taux de tic-tac est si stable qu'il ne varie que de 0,000000000000000032 pour cent au cours d'une seule journée.

Ce niveau d'exactitude n'est pas vraiment nécessaire pour ceux d'entre nous qui comptent sur des horloges pour nous rendre à un rendez-vous chez le médecin à l'heure, ou pour savoir quand retrouver des amis.

Mais garder le temps n'est que le début. Cette nouvelle horloge est si précise qu'elle pourrait être utilisée pour détecter la matière noire, mesurer les ondes gravitationnelles qui se propagent dans l'univers, et déterminer la forme exacte du champ gravitationnel de la Terre avec une précision sans précédent.

En effet, ces horloges hyper précises peuvent aider les scientifiques à mieux sonder les mystères du cosmos, ont dit les experts.

"Il s'avère que si vous avez tous ces chiffres de précision pour faire une mesure, il peut vous donner un microscope sur notre univers même, " a déclaré le physicien Andrew Ludlow du National Institute of Standards and Technology de Boulder, Le colonel Ludlow a dirigé le travail qui a produit la nouvelle horloge, qui a été décrit cette semaine dans le journal La nature .

Depuis les années 1960, le temps a été mesuré par des horloges dites atomiques qui utilisent les oscillations naturelles d'un atome de césium comme pendule. Considérez-le comme une montre avec une aiguille qui tique un peu plus de 9 milliards de fois par seconde.

L'horloge à réseau optique développée par Ludlow et ses collègues mesure les oscillations beaucoup plus rapides d'un atome d'ytterbium. Son pendule atomique oscille autour de 10, 000 fois plus rapide, à une vitesse de 500 billions de fois par seconde.

"Le césium est un beau système atomique, mais nous avons atteint les limites fondamentales de la qualité, " Ludlow a dit. " Ytterbium peut décomposer le temps en intervalles beaucoup plus fins, améliorant la précision avec laquelle vous pouvez le mesurer."

Les horloges à treillis optique n'existent que depuis 15 ans, et ils sont encore en phase de développement, dit Ludlow. Les scientifiques continuent de les bricoler, augmentant progressivement leur précision à chaque nouveau réglage.

La plupart des améliorations de la dernière itération sont dues à un nouveau bouclier thermique que le groupe de Ludlow a développé il y a quelques années. Il protège les atomes d'ytterbium des effets de la chaleur et des champs électriques, qui peuvent interférer avec leurs oscillations naturelles.

"Nous voulons être sûrs que lorsque nous mesurons le taux de tic-tac de l'atome, nous mesurons le taux que Mère Nature lui a donné, et qu'il n'est pas perturbé ou déplacé en raison d'un effet environnemental, " il a dit.

Avec tant d'oscillations, l'horloge à l'ytterbium peut détecter les variations du champ gravitationnel de notre planète avec une précision sans précédent, Ludlow et ses coauteurs ont écrit dans Nature.

Comme le prédit la théorie de la relativité générale d'Einstein, le temps se déplace différemment selon l'endroit où vous vous trouvez dans un champ de gravité.

Une horloge au sommet d'une haute montagne, loin du centre de la Terre, sonnera un peu plus vite qu'une horloge au pied de cette même montagne.

Ce n'est pas une erreur mécanique. Le temps passe en fait plus vite au sommet de cette montagne.

La plupart des horloges ne sont pas assez précises pour enregistrer cette différence extrêmement subtile. Après tout, dans 10 ans, deux horloges qui sont 1, L'écart de 000 mètres d'altitude ne sera décalé que de 31 millionièmes de seconde.

Les scientifiques ont déjà démontré qu'il est possible de mesurer les différences dans le champ gravitationnel de la Terre en comparant le taux de tick de deux horloges à réseau optique à différents endroits. Cependant, jusqu'à présent, ces mêmes cartes de gravité pouvaient être créées tout aussi précisément en utilisant d'autres, techniques moins chères.

La nouvelle horloge peut détecter les changements en seulement 1 centimètre d'altitude, une mesure bien plus précise qu'auparavant, dit Ludlow.

En outre, son équipe fait partie d'une collaboration internationale qui utilise des horloges hypersensibles pour tenter de détecter la matière noire, la substance mystérieuse que l'on pense être cinq fois plus abondante dans l'univers que la matière normale.

« On sait très peu de choses sur la matière noire, mais la plupart des théories prédisent qu'il interagirait avec les atomes d'une manière qui aurait un impact sur le rythme de notre horloge, " il a dit.

L'équipe expérimente également l'utilisation des horloges pour rechercher les mêmes types d'ondes gravitationnelles qui ont été observées pour la première fois avec l'observatoire LIGO, confirmant un aspect important de la théorie de la signature d'Einstein.

Malgré l'incroyable précision de la nouvelle horloge, l'équipe n'a pas encore atteint la limite de ses capacités. Plus de bricolage est déjà en cours.

"La performance ne ressemble à rien de ce que nous avons vu auparavant, " Ludlow a dit, "mais nous avons déjà quelques idées sur la façon dont nous voulons reconstruire des choses qui pourraient conduire à des améliorations encore plus significatives."

©2018 Los Angeles Times
Distribué par Tribune Content Agency, LLC.