« Il faut tout de même du temps pour mesurer le temps. »

Les chercheurs

Baptiste Maréchal

Université de Franche Comté
Sciences de la matière, informatique et mathématiques

MESURER LE TEMPS GRÂCE À LA LUMIÈRE

Baptiste Maréchal est jeune chercheur en métrologie des fréquences au sein de l’institut FEMTO-ST à Besançon. Il réalise un oscillateur optique parmi les plus stables au monde : mille milliards de fois plus stable qu’une montre mécanique et dix milliards de fois plus stable qu’une montre à quartz ! Comment y arriver ? Avec un judicieux mélange de lumière et d’électronique, le tout dans un super réfrigérateur.

Pour mesurer le temps, on utilise un oscillateur qui nous donne un tic-tac. Pour avoir l’heure, il nous suffit de compter le nombre de tic-tac. La vitesse du tic-tac est appelée la fréquence. Dans la vie de tout les jours, nous mesurons le temps à la seconde près, et cela nous suffit, mais lorsque l’on veut mesurer des phénomènes plus rapides, on a besoin de plus de résolution, et donc d’un oscillateur plus rapide.
Les oscillateurs les plus rapides sont les lasers : six milliards de fois plus rapides qu’un quartz de montre ! Sauf que la fréquence de ce laser fluctue, entre autres, avec la température et les vibrations. Il faut donc le stabiliser et le corriger en permanence.

Pour stabiliser le laser, Baptiste utilise une cavité optique constituée de deux miroirs distants de 14 cm. Il suffit de maintenir l’écart entre les deux miroirs pour avoir un oscillateur stable. La cavité est mise sous vide, 10 fois mieux que sur la Lune, et refroidie à -256°C dans un réfrigérateur très puissant : un cryogénérateur. Il utilise ensuite différents systèmes électroniques et optiques pour stabiliser la fréquence du laser sur la fréquence de la cavité.
Baptiste espère ainsi fabriquer un oscillateur parmi les meilleurs au monde. Cet oscillateur permettra de tester les lois de la physique données par Einstein, de mesurer de très longues distances très précisément et de mesurer le temps avec 17 chiffres après la virgule.

Objectifs
  • Créer un outil pour mesurer le temps avec une précision extrême
  • Réaliser un oscillateur parmi les plus stables au monde