Définition du temps atomique
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Les sept unités du système international :
| GRANDEUR | UNITÉ S.I. | NOTATION |
| longueur | mètre | m |
| masse | kilogramme | kg |
| temps | seconde | s |
| courant électrique | ampère | A |
| température | kelvin | K |
| quantité de matière | mole | mol |
| intensité lumineuse | candela | cd |
La seconde a été définie en 1967 lors de la 13e Conférence générale des poids et mesures.
La mesure du temps universel se fait en observant chaque jour le passage d’objets célestes (étoiles) au-dessus du méridien du lieu d’observation.
Le temps universel est mesuré avec une précision de l’ordre de la microseconde.
Le temps atomique est mesuré avec une précision inférieure à 10-14 s.
L'échelle de temps UTC est ajustée en insérant des secondes intercalaires afin de garantir un accord approximatif avec le temps universel (basé sur de la rotation de la Terre) et le temps atomique (basé sur des horloges atomiques).
Une enceinte chauffée contient du césium 133.
Un signal de fréquence égale à f = 10 MHz, créé par un quartz piézoélectrique, est injecté dans une cavité résonante.
Un jet d’atomes de césium dans un état d’énergie E1 est injecté dans l’enceinte, et subit la transition énergétique de fréquence f0 = 9 192 631 770 Hz en passant vers un état d’énergie E2.
Un capteur placé en sortie, produit un signal proportionnel au nombre d’atomes reçus. Un système d’asservissement ajuste la fréquence de l’oscillateur à quartz sur la fréquence optimale f0.
Le système décompte alors le temps par l’intermédiaire d’un circuit électronique.
Cette horloge, embarquée à bord de satellites, ou en situation de microgravité, permet d’améliorer encore la stabilité du système.
La mesure de plus en plus précise du temps a permis des avancées dans de nombreux domaines scientifiques.
On trouve aussi par exemple des horloges atomiques embarquées dans les satellites du système GPS (géolocalisation par satellite). La synchronisation des signaux qui sont envoyés est donc réglée par des horloges avec une excellente précision.
Les horloges atomiques sont aussi utilisées en spectroscopie, en géodésie, en astronomie, astrophysique, dans le domaine des télécommunications (diffusion d’émission de radio et de télévision, téléphonie,…) ….
Enfin, les horloges atomiques ont permis de mettre en évidence la théorie de la relativité.
• La seconde est définie par rapport à une transition de l’atome de césium 133.
• Les horloges atomiques les plus répandues sont les horloges à jet de césium 133.
Les horloges atomiques ont de nombreuses utilisations dans la vie quotidienne (régulation du système GPS, radio, télévision) et recherche (astrophysique, spectroscopie…).
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