Les horloges à réseau optique sont ultra précises

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Les horloges à réseau optique sont les plus précises jamais fabriquées. Plus précises que les horloges atomiques, leur variation est inférieure à un quinzième de seconde par milliard d'années, ce qui permet d'effectuer des expériences jamais réalisées auparavant : des chercheurs ont ainsi pu vérifier la théorie de la relativité en observant un léger décalage entre deux horloges distantes de moins d'un millimètre.


Commentaires préférés (3)

Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.

a écrit : Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas
totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.
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Les horloges atomiques sont calibrées sur la fréquence du rayonnement électromagnétique d'un atome, pas besoin de les calibrer, il faut calculer cette fréquence, qui est extrêmement stable, rien a voir avec la fraction de la rotation de la terre, du moins pour la définition actuelle.

a écrit : Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas
totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.
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Ça fait longtemps que la seconde n'est plus une fraction du temps de rotation de la Terre. Depuis 1967 en fait.
fr.m.wikipedia.org/wiki/Seconde_(temps)#:~:text=La%20seconde%20est%20une%20unit%C3%A9,soixanti%C3%A8me%20partie%20de%20l'heure.


Tous les commentaires (52)

Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.

a écrit : Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas
totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.
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Les horloges atomiques sont calibrées sur la fréquence du rayonnement électromagnétique d'un atome, pas besoin de les calibrer, il faut calculer cette fréquence, qui est extrêmement stable, rien a voir avec la fraction de la rotation de la terre, du moins pour la définition actuelle.

a écrit : Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas
totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.
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Ça fait longtemps que la seconde n'est plus une fraction du temps de rotation de la Terre. Depuis 1967 en fait.
fr.m.wikipedia.org/wiki/Seconde_(temps)#:~:text=La%20seconde%20est%20une%20unit%C3%A9,soixanti%C3%A8me%20partie%20de%20l'heure.

Ça y'est, j'ai mal à la tête.... ^^

a écrit : Mais comment vérifier-t-on la précision de cette horloge, avec une horloge atomique moins précise, avec une deuxiéme horloge de ce type et dans ce cas comment est-elle étalonée ?
D'autant plus que l'origine de l'étalonnage du temps est une fraction de la rotation de la terre qui n'est même pas
totalement constante.
Je suis émerveillé par ces courses à la précision qui permettent de valider ou d'invalider des grandes théories fondamentales.
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C'est pour ça que je n'aime pas la physique et que je préfère les maths :
En physique, tu émets une théorie basée sur des observations et des calculs. Ça tient la route, tout le monde "ouais, trop bien, tout se tient !!" et puis peut-être des décennies plus tard, bim bam boum, on a des objets de mesure plus performants et on se rend compte que tout était faux. Ou à moitié.
En mathématiques, si tu as prouvé le théorème, il reste juste tout le temps.

a écrit : C'est pour ça que je n'aime pas la physique et que je préfère les maths :
En physique, tu émets une théorie basée sur des observations et des calculs. Ça tient la route, tout le monde "ouais, trop bien, tout se tient !!" et puis peut-être des décennies plus tard, bim bam boum, on a des objets
de mesure plus performants et on se rend compte que tout était faux. Ou à moitié.
En mathématiques, si tu as prouvé le théorème, il reste juste tout le temps.
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C'est même pire que ça je trouve. Auparavant, on faisait une observation (par exemple : la pomme tombe) puis on écrivait une théorie que l'on essayait de mettre en équations mathématiques (somme des F = ma).

Depuis on a fait plusieurs fois l'inverse. On a construit un ensemble de modèles mathématiques qui nous ont amené à certaines conclusions et qu'on essaye de prouver par l'observation (typiquement les ondes gravitationnelles). Je trouve cela difficile à appréhender et c'est d'ailleurs toute la question derrière l'apparente perfection des mathématiques pour expliquer le réel et qui amène les théories selon lesquels nous vivons dans une simulation de réalité.

Pour les mathématiques, il ne faut pas oublier les théorèmes d'incomplétude de Gödel et les fameux énoncés indécidables (ni démontrables, ni réfutables).

PS : Quand l'anecdote dit "des chercheurs ont ainsi pu vérifier la théorie de la relativité", c'est quoi exactement ? parce que la théorie est assez complexe ... sauf si le décalage des horloges nous permet simplement de dire que l'espace et le temps sont indissociables.

a écrit : C'est même pire que ça je trouve. Auparavant, on faisait une observation (par exemple : la pomme tombe) puis on écrivait une théorie que l'on essayait de mettre en équations mathématiques (somme des F = ma).

Depuis on a fait plusieurs fois l'inverse. On a construit un ensemble de modèles mat
hématiques qui nous ont amené à certaines conclusions et qu'on essaye de prouver par l'observation (typiquement les ondes gravitationnelles). Je trouve cela difficile à appréhender et c'est d'ailleurs toute la question derrière l'apparente perfection des mathématiques pour expliquer le réel et qui amène les théories selon lesquels nous vivons dans une simulation de réalité.

Pour les mathématiques, il ne faut pas oublier les théorèmes d'incomplétude de Gödel et les fameux énoncés indécidables (ni démontrables, ni réfutables).

PS : Quand l'anecdote dit "des chercheurs ont ainsi pu vérifier la théorie de la relativité", c'est quoi exactement ? parce que la théorie est assez complexe ... sauf si le décalage des horloges nous permet simplement de dire que l'espace et le temps sont indissociables.
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Pour tout cela que je n'aime ni l'un ni l'autre, juste l'algèbre et des trains qui partent de deux endroits différents, mais sur le même axe, à des vitesses différentes, à quelle heure vont ils se croiser. Au moins, ça parle à tout le monde.

a écrit : Les horloges atomiques sont calibrées sur la fréquence du rayonnement électromagnétique d'un atome, pas besoin de les calibrer, il faut calculer cette fréquence, qui est extrêmement stable, rien a voir avec la fraction de la rotation de la terre, du moins pour la définition actuelle. Le problème n'est pas la stabilité mais sa limite, là où l'imprécision commence, au delà de 10^^-14 pour l'une et 10^^-16 pour l'autre.
Quel est le nouvel intervalle qui sert d'étalon et comment mesurer sa stabilité si on utilise le même instrument ?

Prenons l'exemple (faux mais imagé pour le principe) d'un mètre :
- au début on se base sur un grand pas
- puis un baton étalon
- puis un métre étalon dans un materiau stable
- ...

- Il faut bien à chaque étape choisir de manière arbitraire un nouvel étalon qui doit être compris dans l'intervalle d'imprécision du précédent
- Comment peut-on définir la stabilité du nouvel étalon si c'est celui-là même (je parle de technologie) qui sert à la mesure ?

a écrit : Pour tout cela que je n'aime ni l'un ni l'autre, juste l'algèbre et des trains qui partent de deux endroits différents, mais sur le même axe, à des vitesses différentes, à quelle heure vont ils se croiser. Au moins, ça parle à tout le monde. L'algèbre c'est trop bien. Mais surtout les groupes, les anneaux, les corps. Les Z/pZ. Les équations diophantiennes...
Mais l'analyse c'est plus rigolo. Les fonctions différentiables, holomorphes,...les epsilons qu'on coupe en 16...

Ahalala...presque envie de retourner en première année de fac et refaire tout mon cursus pour revivre la découverte de tout ça.

a écrit : Le problème n'est pas la stabilité mais sa limite, là où l'imprécision commence, au delà de 10^^-14 pour l'une et 10^^-16 pour l'autre.
Quel est le nouvel intervalle qui sert d'étalon et comment mesurer sa stabilité si on utilise le même instrument ?

Prenons l'exemple (f
aux mais imagé pour le principe) d'un mètre :
- au début on se base sur un grand pas
- puis un baton étalon
- puis un métre étalon dans un materiau stable
- ...

- Il faut bien à chaque étape choisir de manière arbitraire un nouvel étalon qui doit être compris dans l'intervalle d'imprécision du précédent
- Comment peut-on définir la stabilité du nouvel étalon si c'est celui-là même (je parle de technologie) qui sert à la mesure ?
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C'est un peu la recherche de l'infini, non? On trouvera toujours une mesure plus précise, plus fine, c'est sans fin, ca me fais mal au crâne moi aussi... ^^

a écrit : C'est un peu la recherche de l'infini, non? On trouvera toujours une mesure plus précise, plus fine, c'est sans fin, ca me fais mal au crâne moi aussi... ^^ Mon mentor à la fac m'a expliqué que beaucoup de mathématiciens et de physiciens devenaient un peu fous à force de manipuler un peu trop d'infiniment petit ou d'infiniment grand...donc que ça te fasse mal au crâne est plutôt normal ;)

a écrit : Ça fait longtemps que la seconde n'est plus une fraction du temps de rotation de la Terre. Depuis 1967 en fait.
fr.m.wikipedia.org/wiki/Seconde_(temps)#:~:text=La%20seconde%20est%20une%20unit%C3%A9,soixanti%C3%A8me%20partie%20de%20l'heure.
Pas besoin d’étalonnage, on redéfinie la seconde suivant une nouvelle règle.

a écrit : Pas besoin d’étalonnage, on redéfinie la seconde suivant une nouvelle règle. Ben c'est pas ça un étalonnage? Redéfinir une mesure selon une nouvelle règle?

Je viens de perdre encore quelques neurones dans un micro AVC la...

@Agatthe, je me suis fait mon idée géométrique de ce qu'est le fini et l'infini et ce en même temps (pas en chiffres, en figure), a 13 ans, tu veux mon explication? Comme ça tu me donnera ton avis qui m'intéressera j'en suis certain.
Ca a rendu mon papa marteau ^^ mais mon prof de maths a compris tout de suite et m'en a sorti une opération, une équation, je sais plus... ca m'énerve ^^

a écrit : C'est même pire que ça je trouve. Auparavant, on faisait une observation (par exemple : la pomme tombe) puis on écrivait une théorie que l'on essayait de mettre en équations mathématiques (somme des F = ma).

Depuis on a fait plusieurs fois l'inverse. On a construit un ensemble de modèles mat
hématiques qui nous ont amené à certaines conclusions et qu'on essaye de prouver par l'observation (typiquement les ondes gravitationnelles). Je trouve cela difficile à appréhender et c'est d'ailleurs toute la question derrière l'apparente perfection des mathématiques pour expliquer le réel et qui amène les théories selon lesquels nous vivons dans une simulation de réalité.

Pour les mathématiques, il ne faut pas oublier les théorèmes d'incomplétude de Gödel et les fameux énoncés indécidables (ni démontrables, ni réfutables).

PS : Quand l'anecdote dit "des chercheurs ont ainsi pu vérifier la théorie de la relativité", c'est quoi exactement ? parce que la théorie est assez complexe ... sauf si le décalage des horloges nous permet simplement de dire que l'espace et le temps sont indissociables.
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C'est relativement logique. On a commencé par observer des phénomènes physiques qu'on a souhaité théoriser. Ça nous a amené à poser des raisonnements, définir des logiques et des systèmes d'axiomes qui nous auront permis de fonder des théories. Une fois les théories posées on ne cesse de les mettre à l'épreuve et tant qu'on ne parvient pas à mes démonter/invalider elles sont justes.

Au bout d'un moment tout ce qui est visible a été passé au crible et les théories tiennent la route donc on pousse plus loin la logique. Si nos théories prédisent certains événements on va aller chercher des traces desdits événements et ainsi continuer à éprouver nos théories tout en apprenant de nouvelles choses.

Pour ce qui est de ta question, ils ont constaté que l'effet de la relativité (qui décrit bien l'infiniment grand) fonctionne à l'échelle du millimètre. Affiner la précision de la seconde et réduire les écarts infiniment grand/petit nous rapproche d'une compréhension plus globale et de l'unification des mécanique quantique et relativité.

a écrit : C'est pour ça que je n'aime pas la physique et que je préfère les maths :
En physique, tu émets une théorie basée sur des observations et des calculs. Ça tient la route, tout le monde "ouais, trop bien, tout se tient !!" et puis peut-être des décennies plus tard, bim bam boum, on a des objets
de mesure plus performants et on se rend compte que tout était faux. Ou à moitié.
En mathématiques, si tu as prouvé le théorème, il reste juste tout le temps.
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Redéfinir une unité plus précisément ou affiner une théorie ne change ni les calculs ni la théorie. On pose une théorie qu'on justifie avec les connaissances du moment et à mesure que nos connaissances progressent on fait évoluer la théorie vers toujours plus de précision.

a écrit : Les horloges atomiques sont calibrées sur la fréquence du rayonnement électromagnétique d'un atome, pas besoin de les calibrer, il faut calculer cette fréquence, qui est extrêmement stable, rien a voir avec la fraction de la rotation de la terre, du moins pour la définition actuelle. Quand un électron gagne (ou perd) de l’énergie, elle absorbe (ou émet) de l’énergie, généralement sous la forme d’un rayon lumineux.
Ce rayon lumineux (cette « radiation lumineuse ») a une longueur d’onde donnée, ainsi qu’une fréquence.

Quand on dit que la seconde est définie à partir de la fréquence d’une radiation d’un atome de césium, c’est exactement ça.

Le principe d’une horloge atomique est celui d’un [vieux] poste radio avec lequel on cherche à capter une station en tournant la roulette. À un moment, on commence à capter une station, mais c’est encore inaudible. On utilise le bouton qui tourne jusqu’à ce qu’on distingue la station plus clairement. Quand on estime que l’on entend suffisamment bien la radio, alors on a trouvé la bonne fréquence de la station !

Dans une horloge atomique, c’est pareil : on envoie une onde (pas forcément précise, mais connue) sur un ensemble d’atomes de césium. Les atomes ayant une fréquence propre, une partie des atomes va absorber l’onde et se mettre dans un état excité.

Si l’on détecte 1 % des atomes excité, on peut faire mieux : on monte (ou baisse) la fréquence de l’onde.
Si maintenant 10 % des atomes sont excités, on sait qu’on est sur la bonne voie, et on peut monter (ou baisser) encore la fréquence.
Par tâtonnement, exactement comme on règle un poste radio, on va chercher à avoir 100 % des atomes dans leur état excité.

Quand ça arrive, on est parfaitement calé sur la fréquence propre de l’atome de césium, et on va chercher à rester sur cette fréquence. Tout ce travail de tâtonnement est bien-sûr fait automatiquement, par des boucles de rétroaction, etc.

Dans le cas de transition électronique hyperfine de l’atome de césium 133, on est « parfaitement calé » quand l’onde a une fréquence de 9 192 631 770 Hz, car ceci est la fréquence propre de cet atome. C’est comme ça qu’on initialise une horloge atomique.

De là on déclare que la seconde est égale à 9 192 631 770 périodes d’oscillation de la radiation. Ça c’est fait avec un compteur ordinaire, qui va décompter les secondes à chaque fois qu’il voit passer 9 192 631 770 oscillations.

Cette déclaration de la définition de la seconde est essentiellement arbitraire : on décide qu’une seconde est égale à ça, point. Le BIPM enregistre ça comme étant la définition d’une seconde et tout le monde peut utiliser les atomes de césium 133 pour retrouver une seconde s’il le souhaite.

Pour savoir pourquoi une seconde fait une seconde, c’est toute une histoire et il faut remonter à l’Égypte antique. Mais pour ce qui est de l’horloge atomique, c’est le principe expliqué ici.

Les horloges à réseau optique, ce sont avant tout des horloges atomiques, mais ici, les atomes, avant d’être soumises à une onde, sont « immobilisées » de façon très précise, entre deux rayons lumineux (un peu comme la lévitation acoustique piège une bille de plastique entre deux ondes sonores). Ceci améliore la stabilité de l’horloge et réduit sa déviation au fil du temps.

couleur-science.eu/?d=696bff--comment-fonctionne-la-levitation-acoustique
couleur-science.eu/?d=926182--lorigine-de-nos-unites-de-mesure
couleur-science.eu/?d=48e733--comment-fonctionne-le-refroidissement-par-laser

Même avec sa je serais toujours en retard

a écrit : C'est même pire que ça je trouve. Auparavant, on faisait une observation (par exemple : la pomme tombe) puis on écrivait une théorie que l'on essayait de mettre en équations mathématiques (somme des F = ma).

Depuis on a fait plusieurs fois l'inverse. On a construit un ensemble de modèles mat
hématiques qui nous ont amené à certaines conclusions et qu'on essaye de prouver par l'observation (typiquement les ondes gravitationnelles). Je trouve cela difficile à appréhender et c'est d'ailleurs toute la question derrière l'apparente perfection des mathématiques pour expliquer le réel et qui amène les théories selon lesquels nous vivons dans une simulation de réalité.

Pour les mathématiques, il ne faut pas oublier les théorèmes d'incomplétude de Gödel et les fameux énoncés indécidables (ni démontrables, ni réfutables).

PS : Quand l'anecdote dit "des chercheurs ont ainsi pu vérifier la théorie de la relativité", c'est quoi exactement ? parce que la théorie est assez complexe ... sauf si le décalage des horloges nous permet simplement de dire que l'espace et le temps sont indissociables.
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Je viens de remarquer que tu vas bientôt battre le record du nombres d’anecdotes de notre grande fancat ! (Je sais pas si c’est elle qui détient le record absolu sur l’application)
Merci pour ta contribution.

Tout ça pour arriver en retard au boulot !!!!
J'imagine la précision de la pointeuse

a écrit : C'est pour ça que je n'aime pas la physique et que je préfère les maths :
En physique, tu émets une théorie basée sur des observations et des calculs. Ça tient la route, tout le monde "ouais, trop bien, tout se tient !!" et puis peut-être des décennies plus tard, bim bam boum, on a des objets
de mesure plus performants et on se rend compte que tout était faux. Ou à moitié.
En mathématiques, si tu as prouvé le théorème, il reste juste tout le temps.
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Et moi je trouve que ces tâtonnements nous remettent bien dans notre condition humaine , imparfaite mais perfectible