Métrologie des fréquences optiques

Horloge optique à atomes froids de strontium

Les horloges utilisées dans les applications métrologiques procurent une exactitude sans cesse améliorée. Les fontaines atomiques à atomes froids de césium, étalons qui définissent la seconde à partir de la fréquence d'une transition atomique micro-onde, atteindront bientôt leurs performances ultimes. Les horloges optiques, qui utilisent des transitions atomiques de faible largeur dans le domaine visible, sont de bons candidats pour dépasser à l'avenir les meilleures fontaines et fournir des étalons encore plus exacts.

Une horloge optique utilisant des atomes de strontium est en cours de développement au SYRTE. Pour qu'on puisse interroger avec précision les atomes, ceux-ci doivent être refroidis, c'est-à-dire ralentis, et piégés dans un réseau optique, l'ensemble étant sous ultra-vide. La fréquence de la transition d'horloge du strontium, excitée à l'aide d'un laser ultra stable, a été mesurée par comparaison à une fontaine atomique, avec une exactitude relative de 10^-14, rendue possible par la mesure et l'annulation des perturbations dues au piégeage. Bientôt, les horloges utilisant du strontium deviendront plus précises que les fontaines micro-ondes, et pourront être caractérisées par inter-comparaison. Une deuxième horloge est à l'étude à cette fin.

Gauche: Enceinte ultra-vide dans laquelle les atomes de strontium sont piégés par un réseau optique.
Droite: Horloge en fonctionnement. Les lasers bleus ralentissent les atomes de strontium.