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«Le temps, c'est de l'argent» pour le nouveau lauréat d'une subvention du CER

Des scientifiques financés par l'UE se sont lancés dans la construction d'une horloge atomique nucléaire, ce qui pourrait représenter une amélioration considérable par rapport aux horloges atomiques actuellement utilisées pour établir l'heure.

Les travaux de recherche du lau...
«Le temps, c'est de l'argent» pour le nouveau lauréat d'une subvention du CER
Des scientifiques financés par l'UE se sont lancés dans la construction d'une horloge atomique nucléaire, ce qui pourrait représenter une amélioration considérable par rapport aux horloges atomiques actuellement utilisées pour établir l'heure.

Les travaux de recherche du lauréat Thorsten Schumm de l'Institute of Atomic and Subatomic Physics de l'université technique de Vienne (TU Wien) en Autriche sont financés par une subvention de démarrage de 1,3 million d'euros octroyée par le Conseil européen de la recherche (CER). La subvention du CER vient s'ajouter à une récompense START accordée au Dr Schumm fin 2009 par le Fonds autrichien pour la science (FWF).

Le thorium 229m, un isotope radioactif, est au coeur du projet. Les atomes sont composés de noyaux entourés d'une coquille d'électrons. Dans la plupart des atomes, la quantité d'énergie nécessaire pour déclencher des changements (tels que des «excitations») dans le noyau et dans la coquille d'électrons diffère de plusieurs ordres de grandeur. Ainsi, les scientifiques travaillant sur les différents composants atomiques utilisent différents outils pour les étudier. Les physiciens atomiques utilisent principalement des lasers pour étudier la coquille d'électrons; les physiciens nucléaires, quant à eux, utilisent plutôt des accélérateurs de particules pour étudier le noyau.

Le thorium 229m est différent car il a une énergie d'excitation très faible. «Il est alors possible de générer une excitation de son noyau atomique en utilisant la lumière d'un laser», peut-on lire sur la page web des chercheurs. «L'objectif de notre projet est de trouver et de caractériser cette transition nucléaire faible et de la rendre accessible pour des analyses et applications fondamentales.»

le Dr Schumm et ses collègues espèrent notamment appliquer les propriétés inhabituelles du noyau de thorium 229m à la construction de l'horloge atomique nucléaire. Actuellement, une seconde est définie par 9 192 631 770 oscillations d'une onde de lumière. Ceci provoque des changements spécifiques dans la coquille d'électrons d'un atome de césium, un fait exploité dans les horloges atomiques utilisées pour déterminer les étalons de temps.

Toutefois, comme les transitions d'électrons sont très sensibles aux champs magnétiques et électriques, ces horloges sont souvent équipées de structures de protection complexes. De plus, les mesures doivent être prises en chute libre, ce qui signifie que la prochaine génération d'horloges atomiques doit être basée sur les satellites.

Une horloge atomique nucléaire basée sur le thorium 229m permettrait d'éviter ces problèmes. «Les ions de thorium peuvent être intégrés dans des cristaux transparents d'UV (ultraviolets)», expliquent les chercheurs. «Le système à vide complexe et encombrant actuellement indispensable pour les horloges peut être remplacé par un cristal unique à température ambiante dopé aux atomes de thorium 229m.»

Si l'équipe réussit cette prouesse, l'horloge nucléaire atomique permettra d'augmenter la précision des étalons de temps.

Le Dr Schumm a déjà commencé à établir son équipe de recherche, et un laboratoire de pointe respectant les exigences élevées nécessaires pour ses travaux avec les lasers (à savoir une température stable et des taux de vibration très faibles) et répondant aux normes de protection face aux rayonnements est en cours de développement. Il devrait être prêt en octobre 2010. Selon l'équipe, l'Institute of Atomic and Subatomic Physics n'est que l'un des quelques endroits au monde où la physique nucléaire et des particules peut être associée à la spectroscopie laser de précision.

«Cet environnement est réellement unique et reflète l'engagement du TU Wien pour ce projet», expliquait le Dr Schumm.

Source: Université technique de Vienne

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