Physique fondamentale

 

Variation des constantes fondamentales

La comparaison d’horloges reposant sur des systèmes quantiques différents mettant donc en jeu des constantes fondamentales différentes pourrait permettre de détecter d'éventuelles variations dans le temps et dans l’espace de plusieurs constantes universelles de la physique, comme le rapport de masse entre l'électron le proton ou la constante de structure fine. L’observation d’une telle variation des constantes constituerait une violation du modèle standard et donnerait des informations et des contraintes sur les modèles au-delà du modèle standard. 

Redéfinition du système international d’unités

La définition de la seconde repose depuis 1967 sur la transition atomique entre deux niveaux hyperfins de l’état fondamental du Césium égale à 9 192 631 770 Hz. Avec le perfectionnement des horloges primaires, cette définition permet aujourd’hui de disposer du Temps Universel Coordonné (UTC) avec une instabilité de quelques 10−15 sur 10 jours de mesure. Le réseau de satellite géostationnaire GPS permet de diffuser ce temps de référence vers les utilisateurs mais permet aussi de comparer les horloges au sol par rapport aux horloges des satellites. Les nouvelles horloges, basées sur des ions ou sur des atomes neutres, exploitent des transitions atomiques dans le domaine des fréquences optiques. Nous parlons alors d’horloges optiques, et ces horloges dépassent aujourd’hui les bilans d’incertitude relative des horloges primaires.

 

Les progrès réalisés dans l'instrumentation ont d'ailleurs été si importants ces dernières années qu'une redéfinition d'un grand nombre d'unités (masse et température par exemple), est prévue en relation directe avec l'unité de temps-fréquence en fixant quelques constantes physiques comme ce fut le cas avec l'unité de longueur en 1983 lorsque la valeur de la vitesse de la lumière a été fixée.

 

 

Tests de la relativité générale

La comparaison entre horloges terrestres et spatiales comme prévue par le projet PHARAO-ACES dont le lancement est prévu en début 2016 permettra d’améliorer par plusieurs ordres de grandeur la précision sur le test de la relativité générale. Les liens fibrés en connectant des horloges terrestres permettront de la triangulation qui « verrouillera » la précision dans la comparaison entre horloges terrestres et spatiales.

 

in Space. Credit : ESA La station internationale qui accueillera le projet de l’Agence Spatiale Européenne : Atomic Clock Ensemble