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.


Tous les commentaires (52)

a écrit : 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 fréque
nce 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
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L'anecdote du dimanche un mardi, on est bien servi sur scmb^^

De toutes façons en dehors de la théorie des cordes et de la super-asymétrie rien n a d importance. Et qu on ne me parle pas de géologie !

a écrit : De toutes façons en dehors de la théorie des cordes et de la super-asymétrie rien n a d importance. Et qu on ne me parle pas de géologie ! Sheldon, c'est toi ?

a écrit : De toutes façons en dehors de la théorie des cordes et de la super-asymétrie rien n a d importance. Et qu on ne me parle pas de géologie ! Dommage que la série raconte n'importe quoi sur Schrödinger ou défende l'équation de Drake largement contestée ^^.

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 ce que l'on appelle la recherche scientifique. Je t'assure que cette façon de penser est plutôt saine et ça évite de s'enfermer dans des dogmes erronées (coucou les savants grecs).

Concernant les maths les théorèmes sont valides que si tu les appliques avec les bons dogmes. Un exemple si tu es dans un plan courbé, les théorèmes géométriques que l'on apprend au collège ne sont pas forcément valide. :)

a écrit : C'est ce que l'on appelle la recherche scientifique. Je t'assure que cette façon de penser est plutôt saine et ça évite de s'enfermer dans des dogmes erronées (coucou les savants grecs).

Concernant les maths les théorèmes sont valides que si tu les appliques avec les bons dogmes. Un exe
mple si tu es dans un plan courbé, les théorèmes géométriques que l'on apprend au collège ne sont pas forcément valide. :) Afficher tout
Tu veux vraiment faire un cours de maths à une agrégée de maths ?

Les mathématiques sont pour moi rassurantes et belles. Rassurantes parce qu'elles ne mentent pas. Si un jour on me donne un théorème, ce théorème sera toujours vrai, puisqu'il a le rang de théorème : il est prouvé.
Toute la petite physique qui ne relève que des mathématiques appliquées dont logiques et ne sont pas au rang de la physique expérimentale...
La physique expérimentale ne me plaît pas, ne me rassure pas. Parce qu'en fait on fait plein d'expérimentations, on essaie d'obtenir un modèle qui nous convient...on "prouve" que telle ou telle théorie est valable...pour qu'en fait plus tard on nous dise que finalement avec les nouveaux instruments de mesure...ce qu'on pensait correct ne l'est plus. C'est perturbant.

Quand on donne une définition en mathématiques...la définition ne change pas, et si un objet vérifie la définition d'un truc, il sera définitivement ce truc.
Ce n'est pas de la physique, mais j'ai appris à l'école que Pluton était une planète du système solaire....pour qu'ensuite on me dise que finalement non. Mais qu'en fait les américains considèrent encore que c'est une planète. Mais qu'en fait, non. C'est perturbant.

Les mathématiques sont rassurantes. Au moins, ça ne dépend pas d'une observation, d'une mesure. C'est exact. C'est clair et net. C'est éternel. Et universel. Et beau.

a écrit : Tu veux vraiment faire un cours de maths à une agrégée de maths ?

Les mathématiques sont pour moi rassurantes et belles. Rassurantes parce qu'elles ne mentent pas. Si un jour on me donne un théorème, ce théorème sera toujours vrai, puisqu'il a le rang de théorème : il est prouvé.
Toute la p
etite physique qui ne relève que des mathématiques appliquées dont logiques et ne sont pas au rang de la physique expérimentale...
La physique expérimentale ne me plaît pas, ne me rassure pas. Parce qu'en fait on fait plein d'expérimentations, on essaie d'obtenir un modèle qui nous convient...on "prouve" que telle ou telle théorie est valable...pour qu'en fait plus tard on nous dise que finalement avec les nouveaux instruments de mesure...ce qu'on pensait correct ne l'est plus. C'est perturbant.

Quand on donne une définition en mathématiques...la définition ne change pas, et si un objet vérifie la définition d'un truc, il sera définitivement ce truc.
Ce n'est pas de la physique, mais j'ai appris à l'école que Pluton était une planète du système solaire....pour qu'ensuite on me dise que finalement non. Mais qu'en fait les américains considèrent encore que c'est une planète. Mais qu'en fait, non. C'est perturbant.

Les mathématiques sont rassurantes. Au moins, ça ne dépend pas d'une observation, d'une mesure. C'est exact. C'est clair et net. C'est éternel. Et universel. Et beau.
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Je comprend tout à fait ce que tu veux dire sur le fait que les maths sont rassurantes et la physique étonnante voire énervante car changeante.

exp (i pi) + 1 sera toujours égale à 0 (celle là je l'aimais bien ^^) mais les conditions au départ d'une expérience font toujours varier les résultats d'une expérience.

Par contre, c'est "aussi" la faute des mathématiques si la physique change. Prenons l'exemple de l'anecdote et de la précision. Partons du postulat que les mathématiques définissent parfaitement notre monde réel. Il y a deux hypothèses qui vont arriver :
- soit le monde est parfaitement linéaire et donc il sera toujours possible d'augmenter la précision à cause justement des mathématiques et de la notion d'infini des quantités (les fameux paradoxes de Zénon où par exemple Achille ne rattrape jamais la tortue car il doit toujours d'abord parcourir la distance effectuée par la tortue devant lui) et s'il est toujours possible d'augmenter la précision alors la précision parfaite n'existe pas et la physique ne peut décrire le monde parfaitement et elle sera toujours changeante quoiqu'il advienne de nos connaissances et de nos instruments de mesure.
- soit le monde est au contraire discrétionnaire et un jour nous atteignons la plus petite précision mathématiques possible. C'est la vision atomiste des philosophes et elle pose encore plus de problèmes car elle ne répond pas à la question de savoir ce qu'il se passe ou ce qu'il y a entre les particules mais elle permet à la physique et aux mathématiques de se rejoindre. Et si elles se rejoignent sur ce point de la description du monde alors il est possible que notre réalité ne soit qu'une projection virtuelle muée par des règles mathématiques définies par un tiers.

a écrit : Je comprend tout à fait ce que tu veux dire sur le fait que les maths sont rassurantes et la physique étonnante voire énervante car changeante.

exp (i pi) + 1 sera toujours égale à 0 (celle là je l'aimais bien ^^) mais les conditions au départ d'une expérience font toujours varier les résultats
d'une expérience.

Par contre, c'est "aussi" la faute des mathématiques si la physique change. Prenons l'exemple de l'anecdote et de la précision. Partons du postulat que les mathématiques définissent parfaitement notre monde réel. Il y a deux hypothèses qui vont arriver :
- soit le monde est parfaitement linéaire et donc il sera toujours possible d'augmenter la précision à cause justement des mathématiques et de la notion d'infini des quantités (les fameux paradoxes de Zénon où par exemple Achille ne rattrape jamais la tortue car il doit toujours d'abord parcourir la distance effectuée par la tortue devant lui) et s'il est toujours possible d'augmenter la précision alors la précision parfaite n'existe pas et la physique ne peut décrire le monde parfaitement et elle sera toujours changeante quoiqu'il advienne de nos connaissances et de nos instruments de mesure.
- soit le monde est au contraire discrétionnaire et un jour nous atteignons la plus petite précision mathématiques possible. C'est la vision atomiste des philosophes et elle pose encore plus de problèmes car elle ne répond pas à la question de savoir ce qu'il se passe ou ce qu'il y a entre les particules mais elle permet à la physique et aux mathématiques de se rejoindre. Et si elles se rejoignent sur ce point de la description du monde alors il est possible que notre réalité ne soit qu'une projection virtuelle muée par des règles mathématiques définies par un tiers.
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Ça me fait penser que quand j'étais petite je m'amusais à partir d'un nombre et le diviser par 2 jusqu'à ce que je n'arrive plus à faire le calcul. Et c'était rigolo, un jour je m'étais rendue compte que quand on part de 1, en fait on calculait les puissances de 5. Ce n'est que plus grande que j'ai compris pourquoi, mais c'était amusant de m'amuser alors à calculer les puissances de 5.
Trop beau, les maths.

Je m'amusais aussi avec les objets...j'essayais d'aller d'un objet assez gros à une partie de cet objet, et toujours plus petit.

Et avec les M&M's, je les rangeais par couleur puis je faisais une étude statistique de fréquence des couleurs. J'avais conclu que je préférais les verts et les bleus parce qu'ils étaient plus rares. Ensuite je les mangeais dans l'ordre, du plus grand nombre au plus petit.

C'est normal docteur ? Y'en a qui le faisaient aussi ?

@Tybs : le "pire", c'est que la physique m'a toujours "intriguée", "intéressée"...je réfléchis même parfois à m'amuser à passer l'agrégation de physique...histoire de retourner sur les bancs de la fac, et étudier la physique plus en profondeur

a écrit : Dommage que la série raconte n'importe quoi sur Schrödinger ou défende l'équation de Drake largement contestée ^^. Peux-tu me citer tes sources ? À l'époque de la série j'avais fait des recherches et il en était ressortis que malgré une coquille de temps en temps la série était crédible.
David Saltzberg, physicien des particules à UCLA, était notamment consultant sur le tournage et en charge de contrôler tout ce qui concernait la science. Les théorèmes, les histoires, même les formules que l'on peut voir sur les tableaux blancs.

La meilleure des théories : même une horloge cassée donne l’heure exacte 2 fois par jour

a écrit : Dommage que la série raconte n'importe quoi sur Schrödinger ou défende l'équation de Drake largement contestée ^^. A ma connaissance la série ne raconte pas n'importe quoi sur Schrödinger et ne défend pas non plus l'équation de Drake !?

Sheldon évoque le chat de Schrödinger avec Penny et Léonard et il n'y a rien de fondamentalement incorrect dans ses propos.

youtu.be/HCOE__N6v4o

youtu.be/2c66_cha8kg


Et pour ce qui est de l'équation de Drake il ne la défend pas mais la cite.

youtu.be/qMybbu_1hAY

a écrit : Ça me fait penser que quand j'étais petite je m'amusais à partir d'un nombre et le diviser par 2 jusqu'à ce que je n'arrive plus à faire le calcul. Et c'était rigolo, un jour je m'étais rendue compte que quand on part de 1, en fait on calculait les puissances de 5. Ce n'est que plus grande que j'ai compris pourquoi, mais c'était amusant de m'amuser alors à calculer les puissances de 5.
Trop beau, les maths.

Je m'amusais aussi avec les objets...j'essayais d'aller d'un objet assez gros à une partie de cet objet, et toujours plus petit.

Et avec les M&M's, je les rangeais par couleur puis je faisais une étude statistique de fréquence des couleurs. J'avais conclu que je préférais les verts et les bleus parce qu'ils étaient plus rares. Ensuite je les mangeais dans l'ordre, du plus grand nombre au plus petit.

C'est normal docteur ? Y'en a qui le faisaient aussi ?

@Tybs : le "pire", c'est que la physique m'a toujours "intriguée", "intéressée"...je réfléchis même parfois à m'amuser à passer l'agrégation de physique...histoire de retourner sur les bancs de la fac, et étudier la physique plus en profondeur
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J'aurai vraiment VRAIMENT aimé t'avoir comme prof de maths, toi, peut être que ca me filerait pas de l'urticaire aujourd'hui, et je suis sérieux.

-Bienvenue dans : S'amuser avec les mathématiques, par le professeur Agathe. :)

a écrit : J'aurai vraiment VRAIMENT aimé t'avoir comme prof de maths, toi, peut être que ca me filerait pas de l'urticaire aujourd'hui, et je suis sérieux.

-Bienvenue dans : S'amuser avec les mathématiques, par le professeur Agathe. :)
Merci Nico.

Y'en a à qui ça n'plait pas. Mais j'avoue que j'aime bien mettre ma touche d'humour...de culture générale et d'anecdotes intéressantes pensant mes cours. D'ailleurs, il m'arrive souvent de citer des anecdotes de SCMB dans mes cours.
J'ai une élève qui était nulle en maths qui m'a dit une fois qu'elle aimait bien venir à mes cours parce qu'elle ne comprenait toujours rien aux maths mais qu'elle avait quand même l'impression d'apprendre des choses.
Y'a pas longtemps j'ai dû interrompre mon cours de maths pour un petit cours d'anatomie féminine...parce qu'une élève m'a demandé si étant enceinte j'avais pas peur de faire pipi mon bébé.

Bref...j'adore mon métier. J'adore les maths...j'adore les jeunes...et je déteste prendre trop au sérieux les maths.

Quand est-ce que Philippe nous crée un petit forum de discussion, ou l'option d'envoyer des messages perso ???

a écrit : A ma connaissance la série ne raconte pas n'importe quoi sur Schrödinger et ne défend pas non plus l'équation de Drake !?

Sheldon évoque le chat de Schrödinger avec Penny et Léonard et il n'y a rien de fondamentalement incorrect dans ses propos.

youtu.be/HCOE__N6v4o
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youtu.be/2c66_cha8kg


Et pour ce qui est de l'équation de Drake il ne la défend pas mais la cite.

youtu.be/qMybbu_1hAY
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Bon dieu ces rires enregistrés sur des répliques sans humour c’est à la limite du supportable pour moi ;)

Oui il décrit le chat de Scrodinger comme une expérience scientifique. Mais ce n’est pas ça du tout, c’est une expérience de pensée. Puis il oublie le compteur Geiger et la source de radiation….

Bref, ne cherchez pas, je déteste la série et tous ceux que je connaisse qui ont un métier scientifique aussi. Mais si ça a pu aider à faire aimer la science à ceux qui ne la connaissait pas c’est bien entendu génial.

a écrit : Bon dieu ces rires enregistrés sur des répliques sans humour c’est à la limite du supportable pour moi ;)

Oui il décrit le chat de Scrodinger comme une expérience scientifique. Mais ce n’est pas ça du tout, c’est une expérience de pensée. Puis il oublie le compteur Geiger et la source de radiation….
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Bref, ne cherchez pas, je déteste la série et tous ceux que je connaisse qui ont un métier scientifique aussi. Mais si ça a pu aider à faire aimer la science à ceux qui ne la connaissait pas c’est bien entendu génial.
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Je peux comprendre que tu n'aimes pas, faut rentrer dedans pour apprécier. Mais tu joues sur les mots. C'est une série humoristique qui met en saine des geeks/scientifiques et une blonde "écervelée". L'humour repose sur le grand écart entre leurs mondes. Pour que ca fonctionne il faut tenir un certain rythme. Et c'est une allégorie pas un cours de physique. Donc oui il saute l'explication sur l'isotope radioactif qui n'aurait rien apporté de plus à sa tirade. Et quand il dit "Schrödinger proposed an experiment" rien ne laisse supposer qu'il ne parle pas d'une expérience de pensée.

a écrit : Merci Nico.

Y'en a à qui ça n'plait pas. Mais j'avoue que j'aime bien mettre ma touche d'humour...de culture générale et d'anecdotes intéressantes pensant mes cours. D'ailleurs, il m'arrive souvent de citer des anecdotes de SCMB dans mes cours.
J'ai une é
lève qui était nulle en maths qui m'a dit une fois qu'elle aimait bien venir à mes cours parce qu'elle ne comprenait toujours rien aux maths mais qu'elle avait quand même l'impression d'apprendre des choses.
Y'a pas longtemps j'ai dû interrompre mon cours de maths pour un petit cours d'anatomie féminine...parce qu'une élève m'a demandé si étant enceinte j'avais pas peur de faire pipi mon bébé.

Bref...j'adore mon métier. J'adore les maths...j'adore les jeunes...et je déteste prendre trop au sérieux les maths.

Quand est-ce que Philippe nous crée un petit forum de discussion, ou l'option d'envoyer des messages perso ???
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ne pas se prendre au sérieux, c'est important. Pour moi c'est trop ,tard, chuis trop con, mais pour tes élèves, il y a encore de l'espoir.
Fonce!!! ,)

a écrit : Bon dieu ces rires enregistrés sur des répliques sans humour c’est à la limite du supportable pour moi ;)

Oui il décrit le chat de Scrodinger comme une expérience scientifique. Mais ce n’est pas ça du tout, c’est une expérience de pensée. Puis il oublie le compteur Geiger et la source de radiation….
/>
Bref, ne cherchez pas, je déteste la série et tous ceux que je connaisse qui ont un métier scientifique aussi. Mais si ça a pu aider à faire aimer la science à ceux qui ne la connaissait pas c’est bien entendu génial.
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C'est juste une série, un peu débile, mais au moins tu a eu la décence de dire que tu la déteste, et pas de dire que c'est de la merde et cela mérite le respect. :)

a écrit : Je peux comprendre que tu n'aimes pas, faut rentrer dedans pour apprécier. Mais tu joues sur les mots. C'est une série humoristique qui met en saine des geeks/scientifiques et une blonde "écervelée". L'humour repose sur le grand écart entre leurs mondes. Pour que ca fonctionne il faut tenir un certain rythme. Et c'est une allégorie pas un cours de physique. Donc oui il saute l'explication sur l'isotope radioactif qui n'aurait rien apporté de plus à sa tirade. Et quand il dit "Schrödinger proposed an experiment" rien ne laisse supposer qu'il ne parle pas d'une expérience de pensée. Afficher tout a voir de 7 a 77 ans... ^^

Y'a de la science dans cette série, y'a ptêt eu des couacs, mais pour l'essentiel les scénaristes ont fait attention, je n'ai en tout cas pas relevé d'erreurs scientifiques majeures.

Ah si, y'en a une, le fait que Sheldon ait le numéro de téléphone de S. Hawking dans son répertoire, ca s'trop pas crédible! ^^

a écrit : Je peux comprendre que tu n'aimes pas, faut rentrer dedans pour apprécier. Mais tu joues sur les mots. C'est une série humoristique qui met en saine des geeks/scientifiques et une blonde "écervelée". L'humour repose sur le grand écart entre leurs mondes. Pour que ca fonctionne il faut tenir un certain rythme. Et c'est une allégorie pas un cours de physique. Donc oui il saute l'explication sur l'isotope radioactif qui n'aurait rien apporté de plus à sa tirade. Et quand il dit "Schrödinger proposed an experiment" rien ne laisse supposer qu'il ne parle pas d'une expérience de pensée. Afficher tout Oui c’est vrai. Et c’est sûrement plus scientifiquement correct que Mac giver que pourtant j’adorais ;).

Ça doit être les rires enregistrés (de gens morts en plus) qui m’horripile. J’ai l’impression qu’on me force à rire à chaque phrase.