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Avec le projet Pharao, la mise en orbite d’une horloge à atomes froids permettra une mesure ultra-précise du temps.

Mais d’où leur vient cette obsession pour la ponctualité ? Le Projet d’horloge atomique par refroidissement d’atomes en orbite (Pharao) vise à obtenir une mesure du temps qui ne dévierait que d’une seconde tous les 300 millions d’années. Pour cela, le Centre national d’études spatiales s’est associé avec plusieurs laboratoires européens dont celui des systèmes de référence temps et espace du CNRS.

Depuis 1967, la définition de la seconde repose sur une propriété des atomes : excités par un apport d’énergie, ils émettent des radiations dont les oscillations sont parfaitement connues pour certains. C’est le cas du césium 133. À bord des satellites du système GPS, des horloges atomiques l’utilisent comme étalon pour réguler leur mesure du temps. Celle-ci est fournie aux récepteurs sur Terre et sert au calcul de leur position géographique. Cependant, d’après la théorie de la relativité générale d’Einstein, le temps s’écoule différemment sur Terre et dans l’espace, induisant des erreurs pour notre système de positionnement.

L’heure en apesanteur

En 2018, Pharao enverra sur la Station Spatiale Internationale (ISS) une horloge atomique particulière : la température de ses atomes de césium tendra vers le zéro absolu (-273° C). Or, le froid ralentit les atomes. Couplée à des conditions proches de l’apesanteur sur l’ISS, cette propriété permettra de détecter les radiations qu’ils émettent avec plus d’exactitude. La mesure du temps obtenue sera dix fois plus stable que celle fournie par les satellites GPS actuels. De quoi servir la précision du positionnement par satellites, mais aussi vérifier plus finement les prédictions d’Einstein.

Xavier Boivinet

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