Où est la meilleure horloge de l'univers ?

Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation qui produisent des rafales d'ondes radio très périodiques. Les signaux des pulsars sont si précis que lorsqu'ils ont été découverts, les astronomes ont accordé une grande crédibilité à l'idée qu'ils étaient la preuve d'une vie intelligente ailleurs dans l'Univers, car ils étaient inégalés par tout ce que les physiciens pouvaient faire sur Terre. Cela a conduit à la croyance répandue que les pulsars sont les horloges les plus précises de l'Univers.

40 ans plus tard, les astronomes n'ont pas encore déterminé exactement comment les pulsars génèrent des signaux aussi précis. Mais les physiciens, d'un autre côté, ont travaillé dur pour trouver leurs propres moyens d'améliorer les performances des pulsars.

Aujourd'hui, John Hartnett et Andre Luiten de l'Université d'Australie occidentale se demandent si les pièces d'horlogerie terrestres ont usurpé leurs rivaux astrophysiques en tant que meilleures horloges de l'Univers.

À première vue, la réponse est assez claire pour quiconque a suivi les progrès étonnants de l'optique quantique au cours des dernières années.

La précision et la stabilité des horloges terrestres se sont améliorées de plus d'un ordre de grandeur, en moyenne, au cours de chaque décennie au cours des 60 dernières années, déclarent Hartnett et Luiten. Aujourd'hui, les meilleures horloges à atomes neutres à réseau optique et les horloges à ions piégés ont une stabilité de fréquence approchant une partie sur 10^17.

En revanche, à mesure que de plus en plus de pulsars ont été découverts, leur stabilité temporelle s'est améliorée de moins d'un ordre de grandeur au cours des 20 dernières années. Les meilleurs pulsars millisecondes ont une stabilité d'une partie seulement sur 10^15 au mieux.

Cela signifie que les horloges terrestres peuvent à juste titre être couronnées les meilleures horloges de l'Univers, disent Hartnett et Luiten.

C'est impressionnant, mais il y a un autre problème à considérer avant que les physiciens des laboratoires d'optique quantique puissent commencer à faire sauter des bouchons de champagne. C'est la question de la stabilité à long terme.

C'est très bien de construire une horloge capable de surpasser les pulsars pendant quelques mois ou quelques années, mais de l'essayer pendant une période beaucoup plus longue, disons des siècles ou des millénaires, et une foule d'autres problèmes se posent. Les fabricants de la Horloge du Long Now ont déjà étudié cette question. Ils ont demandé comment vous pouvez garantir une alimentation électrique stable sur une telle période ? Comment stocker les pièces de rechange ou garantir la pérennité des connaissances nécessaires pour effectuer une réparation ? Pouvez-vous même compter sur la survie de la race humaine au cours de ces périodes ?

Les réponses à ces questions suggèrent qu'il sera très difficile de faire fonctionner une montre-bracelet et encore moins une horloge à ions piégés sur cette échelle de temps. Et pourtant, dans des milliers d'années, les pulsars continueront à produire leur rythme cardiaque régulier.

Les horloges terrestres peuvent surpasser les pulsars sur des échelles de temps humaines, mais le faire sur des échelles de temps beaucoup plus longues est un tout autre défi. Les horloges terrestres ont peut-être volé la couronne pour le moment. Le garder sera beaucoup plus difficile.

Réf : arxiv.org/abs/1004.0115 : Une comparaison des étalons de fréquence astrophysique et terrestre : quelles sont les meilleures horloges ?

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