Cet article traite du développement des horloges atomiques, de l'importance de la précision, de leur développement et de la prochaine génération d'horloges atomiques offrant une précision accrue.

Les horloges atomiques ont été avec nous depuis plus de cinquante ans maintenant et la plupart des gens ont entendu parler d'eux et savent qu'ils sont très précis, mais à quel point sont-ils précis et pourquoi avons-nous besoin d'horloges aussi précises?

Les horloges atomiques sont utilisées par beaucoup d'entre nous, même si nous ne le savons pas. Le temps qu'ils racontent est transmis dans le monde entier et récupéré par des serveurs temporels utilisant le protocole NTP pour synchroniser les réseaux, ils sont vitaux pour de nombreuses technologies, telles que la navigation par satellite globale et les horaires des signaux de télévision.

Avant le développement de l'horloge atomique, les appareils de chronométrage les plus précis étaient des horloges électroniques qui perdraient une ou deux fois par semaine. Celles-ci avaient largement remplacé les horloges mécaniques encore moins précises.

L'humanité a toujours eu une fascination pour garder une trace de l'époque, mais connaître l'heure précise n'a jamais été trop importante. Une seconde ou même une minute de différence n'affecte pas notre vie de tous les jours.

Cependant, à mesure que la technologie a avancé, la nécessité d'un chronométrage plus précis a augmenté. Les satellites qui doivent être parcourus et communiquer avec la Terre à partir de cent, des milliers et même des millions de kilomètres nécessitent un timing précis. La lumière et donc les ondes radio peuvent parcourir 300,000 km chaque seconde, de sorte que de légères inexactitudes dans le temps peuvent avoir des différences massives.

La première horloge atomique précise a été construite par le Dr Louis Essen, qui a basé son horloge autour de l'oscillation de l'atome de césium-1955. L'idée a d'abord été conçue dès 133 quand Lord Kelvin a proposé que le chronométrage basé sur la façon dont les atomes se comportent serait un meilleur moyen de compter les intervalles de temps qu'autre chose.

La première génération d'horloges atomiques (également appelées oscillateurs au césium) utilise la fréquence de cet atome qui oscille 9,192,631,770 fois par seconde. Le modèle d'Essen était précis à une seconde toutes les années 300 mais les développements de l'oscillateur au césium signifient qu'ils peuvent maintenant atteindre des précisions d'une seconde tous les 80 millions d'années.

Pourtant, à mesure que les technologies deviennent plus avancées, les scientifiques s'efforcent de créer des horloges meilleures et plus précises. Les horloges standard Rubidium ne présentent pas une meilleure précision que les modèles de césium, mais sont plus petites et coûtent moins cher (les oscillateurs à césium ne se trouvent généralement que dans des laboratoires de physique à grande échelle).

Des horloges utilisant un seul atome ont été développées et offrent encore plus de précision. Une horloge basée sur un seul atome de mercure a atteint des précisions d'une seconde en 400 millions d'années et on s'attend à ce qu'un nouveau type d'horloge de strontium qui utilise la lumière soit encore meilleur.

L'avenir des horloges atomiques est de plus en plus grande précision, combiné à la réduction de la taille et du coût de celles-ci. L'American National Institute of Standards and Technology (NIST) a dévoilé une horloge atomique de taille de puce qui présente une précision de millisecondes.

Les horloges atomiques sont maintenant une partie intégrante de nos vies sans les signaux horaires qu'ils transmettent au monde qui sont pris en charge par les serveurs NTP. La communication moderne des achats sur Internet et le GPS et les progrès technologiques tels que la navigation par satellite deviendront impossibles.

Ce message a été écrit par Richard N Williams

Richard N Williams est un auteur technique et spécialiste de l'industrie de la synchronisation du serveur et de l'heure NTP. Richard N Williams sur Google+