Vous êtes tombés dans le panneau ? L’expérience ALPHA auprès de l’usine à antimatière du CERN dispose bel et bien d’une horloge à jet de césium. Mais celle-ci ne sert pas à redéfinir la seconde. L’expérience l’utilise pour réaliser des mesures précises des spectres de l’antihydrogène.
Qui n’a pas un jour ou l’autre rêvé de pouvoir allonger sa journée d’une heure ? Ce rêve est peut-être en passe de devenir réalité grâce à l’expérience BETA, qui vient de réaliser une nouvelle mesure de la seconde auprès de l’usine à antimatière du CERN. Les scientifiques de l’expérience ont en effet utilisé l’horloge atomique à jet de césium – l’une des horloges les plus précises du monde qui a permis de définir les unités du système international et qui a contribué à établir l’échelle du temps universel coordonné (UTC) – pour réaliser une mesure ultra-précise de la seconde au moyen d’atomes de césium. Parallèlement, ils ont également utilisé des atomes d’anticésium produits par l’usine à antimatière pour comparer deux définitions de la seconde, l’une établie avec la matière, l’autre avec de l’antimatière. En faisant la moyenne des deux, les scientifiques estiment que la définition du temps est désormais plus précise qu’elle ne l’a jamais été auparavant.
« L’heure est venue de mettre à jour la définition de la seconde à l’aide de l’antimatière, a déclaré M. Qui, porte-parole de l’expérience BETA. Cela permettra de lever plusieurs incertitudes et de rendre la mesure beaucoup plus précise. »
Une brève histoire de la mesure du temps
Les scientifiques ont toujours cherché des moyens d’améliorer la mesure du temps. Avant l’apparition des premières horloges, on utilisait la position géographique de la rotation de la Terre par rapport à son axe pour déterminer le temps. Les premières horloges contenaient des pendules, qui n’étaient pas vraiment fiables du fait de l’amortissement des oscillations. En 1932, l’horloge à quartz, beaucoup plus précise, est inventée. Toutefois, la fréquence de résonance du quartz, qui génère les signaux électriques faisant fonctionner l’horloge, peut varier en fonction de facteurs environnementaux. L’horloge perd alors en précision.
La première horloge atomique sera inventée en 1967. Elle est beaucoup plus précise car les propriétés des atomes d’un même élément sont immuables. L’horloge atomique au césium fonctionne grâce à un oscillateur qui envoie une onde dont la fréquence est de très exactement de 9 192 631 770 Hz (selon l’ancienne définition de la seconde), soit la fréquence requise pour exciter les atomes de césium. Si la fréquence de l’oscillateur est incorrecte, les atomes qui ne sont pas excités provoquent un signal électrique qui fait vibrer l’oscillateur, créant ainsi une boucle de rétroaction qui permet à l’horloge de continuer à fonctionner. Une horloge atomique ne déviera que d’une seconde en 138 millions d’années.
Selon la nouvelle mesure réalisée par l’expérience BETA, la fréquence d’oscillation de l’anticésium est inférieure à celle du césium : il a fallu 8 499 682 790 oscillations de l’oscillateur pour exciter les atomes. En faisant la moyenne matière-antimatière, les scientifiques ont calculé que la seconde correspondait à 8 846 157 280 oscillations : environ 96 % de l’actuelle définition de la seconde. En d’autres termes, une journée durerait 24 heures, 56 minutes et 24 secondes, arrondis à 25 heures en semaine et à la baisse le week-end.
« Nous espérons que cette nouvelle mesure nous facilitera la vie, souligne M. Qui. Grâce à l’antimatière, le temps filera moins vite. »
Une mesure qui tombe à pic ....
Cette mesure tombe à pic pour de nombreux pays, qui étudient actuellement la faisabilité d’une semaine de travail de quatre jours. « Une heure de plus par jour, cela veut dire que l’on pourra facilement mettre en place une semaine de travail de 40 heures et des week-ends de trois jours, explique Anita Chronon, du département HR. Les membres du personnel testeront cette nouvelle mesure du temps dès lundi. »