23 octobre 2015
Depuis 1967, la seconde du système d’unités international est définie à partir d’une résonance de l’atome de césium 133, correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins |F = 3> et |F = 4> de l’état électronique 6S1/2. La fréquence de cette transition a été fixée à une valeur conventionnelle ν0=9 192 631 770 Hz, pour un atome isolé.
Les performances des horloges sont caractérisées par leur stabilité et leur exactitude de fréquence :
la stabilité est la capacité du dispositif à reproduire la même fréquence au cours du temps. Cette grandeur est associée aux différentes sources de bruit de l’horloge : bruits techniques associés à l’électronique ou aux lasers de détection, bruit de phase de l’oscillateur d’interrogation de Ramsey, bruit de projection quantique à la détection, qui constitue le bruit ultime irréductible. Les fontaines du SYRTE fonctionnent à cette limite du bruit de projection quantique.
l’exactitude de fréquence représente l’incertitude sur notre connaissance de l’ensemble des effets systématiques qui déplacent la fréquence d’horloge par rapport à la définition. En effet, en pratique les atomes ne sont pas rigoureusement isolés, mais manipulés dans un dispositif dont les paramètres doivent être bien maîtrisés : effet des environnements magnétique et thermique, collisions entre atomes, effets techniques liés à des fuites micro-onde ou à des perturbations de phase sur le signal d’interrogation synchrone au cycle d’horloge, distribution de phase dans le résonateur d’interrogation, produisant un effet doppler résiduel, qui a été l’un des effets étudiés le plus récemment, effets relativistes,etc.. Il est à noter que la géométrie de fontaine atomique est avantageuse pour la maîtrise de certains effets systématiques du fait de la symétrie de l’interrogation.