International Timescales with Optical Clocks (SIB 55)
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International Timescales with Optical Clocks (SIB 55)
PROJET EUROPEEN International Timescales with Optical Clocks (SIB 55) LABORATOIRE ANNEE DE LANCEMENT DU PROJET LNE-SYRTE 2012 DOMAINE Temps-Fréquence INTERESSANT POUR Comparaisons d’horloges, Calcul des échelles de temps, Métrologie : redéfinition de la seconde. OBJECTIFS Intégrer les horloges optiques dans le calcul des échelles de temps internationales RÉSUMÉ ET PREMIERS RÉSULTATS Les horloges atomiques optiques les plus avancées ont maintenant atteint des niveaux de stabilité et d’exactitude qui surpassent les performances des meilleurs étalons primaires actuels, les fontaines à césium. L’horloge optique Al+ au NIST a une incertitude relative estimée inférieure à 10-17, et plusieurs autres horloges optiques ont également atteint des incertitudes sous les 10-16. Par conséquent, une redéfinition de la seconde SI est activement étudiée par la communauté internationale de métrologie. Ce projet aborde les étapes essentielles qui doivent être effectuées avant qu’une telle redéfinition puisse avoir lieu, et permettra ainsi aux NMI européen de jouer un rôle influent dans les débats internationaux sur cette question. La condition sine qua non pour une redéfinition de la seconde du SI est l'intégration des horloges optiques à atomes dans les échelles de temps internationales TAI (Temps Atomique International) et UTC (temps universel coordonné). Cela nécessite un programme coordonné de comparaisons de fréquence d'horloge à effectuer pour valider les budgets d'incertitudes des horloges optiques, et pour ancrer leurs fréquences sur la définition actuelle de la seconde avec l'incertitude la plus faible possible. Un tel programme de comparaison aidera aussi à établir quelles sont les transitions atomiques pouvant prétendre à la nouvelle définition ou sa mise en pratique. Très peu de données de comparaisons sont disponibles à ce jour : presque toutes les informations sur la reproductibilité des horloges optiques proviennent de mesures indépendantes de fréquence absolue effectuées dans différents laboratoires, et donc limitées par l'incertitude des fontaines à atomes de césium, étalons primaires de la seconde. Le travail proposé dans ce projet permettra d'améliorer de façon significative cet état actuel de la technique par la réalisation d'un programme ambitieux et étroitement intégré des comparaisons de fréquence entre les horloges optiques atomiques européennes à un niveau limité seulement par l’exactitude des horloges elles-mêmes, établissant ainsi un cadre et des procédures dans lesquelles les horloges optiques pourront intégrer les échelles de temps internationales . Ainsi, des mesures locales dans chaque laboratoire auront pour objectif de réaliser des mesures de fréquences absolues des horloges optiques afin de les relier à la définition actuelle de la seconde du SI. Pour les comparaisons entre les différents partenaires du projet, deux pistes sont étudiées : l’utilisation d’une horloge optique transportable dans un premier temps et l’amélioration des techniques de mesures 2-voies par satellites (Two Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT). Une évaluation complète de tous les effets relativistes influençant les comparaisons de temps et de fréquence entre les horloges optiques sera effectuée à un niveau d’exactitude suffisant pour garantir l’apport bénéfique de l'incorporation de ces horloges dans les échelles de temps internationales. Les effets Réseau National de la Métrologie Française 1/2 www.metrologie-francaise.fr relativistes à prendre en considération comprennent entre autre le « redshift gravitationnel » des fréquences des horloges optiques (décalage vers le rouge des fréquences optiques du fait du potentiel gravitationnel local vécu par chaque horloge). Enfin, une dernière tache a pour objectif de démontrer l'impact que la haute exactitude des horloges optiques avec des niveaux de performances clairement vérifiés pourrait avoir sur le domaine de la géodésie, en réalisant une expérience utilisant des horloges optiques pour mesurer des différences de potentiel gravitationnel avec une haute résolution spatiale et temporelle. IMPACTS SCIENTIFIQUES ET INDUSTRIELS Redéfinition de la seconde Comparaison d’horloges optiques PUBLICATIONS / COMMUNICATIONS http://projects.npl.co.uk/itoc/ PARTENAIRES PROJETS ASSOCIES NPL, CMI, INRIM, MIKES, PTB, REG(LUH) / CONTACT DERNIÈRE MISE À JOUR [email protected] Pour tout renseignement complémentaire et éventuellement obtention de rapports. Réseau National de la Métrologie Française Avril 2016 2/2 www.metrologie-francaise.fr