Un film de thorium prêt à transformer la précision et l'accessibilité des horloges atomiques
ParisDes scientifiques de l'UCLA ont réalisé des avancées dans l'amélioration des horloges atomiques en utilisant du thorium-229 sous forme de films minces, plutôt que des cristaux dopés au thorium classiques. Ce changement permet de surmonter les problèmes de rareté et de radioactivité élevée associés aux cristaux de thorium. L'utilisation de films minces de thorium-229 pourrait rendre les horloges atomiques plus petites, moins coûteuses et plus largement accessibles.
Les films minces de thorium-229 présentent des avantages significatifs : Ils affichent une faible radioactivité, les rendant plus sûrs à utiliser. Ils peuvent être produits en grandes quantités à moindre coût. Ils offrent un environnement stable pour les noyaux, ce qui améliore la précision.
Les horloges atomiques fonctionnent en suivant les vibrations des atomes. Les horloges actuelles retiennent les atomes dans des chambres à vide et les refroidissent pour obtenir des mesures temporelles précises. Cependant, ces installations sont volumineuses et complexes. Les films minces de thorium-229 pourraient proposer une alternative plus compacte et simple, en utilisant les changements énergétiques nucléaires à un rythme beaucoup plus rapide. Une horloge nucléaire pourrait établir de nouvelles normes de précision dans la mesure du temps. Leur stabilité et précision améliorées pourraient être utiles dans de nombreux domaines scientifiques et industriels.
Les horloges à base de thorium ne se contentent pas de mesurer le temps ; elles offrent aux scientifiques l'opportunité d'explorer les lois fondamentales de la physique. Grâce à une spectroscopie nucléaire précise, les chercheurs peuvent étudier les interactions des noyaux atomiques. Cet examen approfondi pourrait tester les théories actuelles sur la matière et l'énergie et mener à de nouvelles découvertes scientifiques.
Les horloges au thorium pourraient améliorer la navigation par satellite, les télécommunications et le commerce à haute fréquence grâce à une précision et une stabilité accrues. Cela entraînerait des améliorations significatives des performances dans ces domaines. À mesure que les techniques de fabrication de films de thorium progressent, elles pourraient devenir indispensables pour toute technologie nécessitant une précision temporelle extrême.
La technologie des films de thorium pourrait ouvrir la voie à un avenir où il serait possible et utile de mesurer le temps avec une précision extrême au quotidien. Cette avancée pourrait non seulement stimuler la recherche scientifique, mais aussi trouver des applications dans divers secteurs économiques, dépassant les performances des horloges atomiques actuelles.
L'étude est publiée ici:
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08256-5et sa citation officielle - y compris les auteurs et la revue - est
Chuankun Zhang, Lars von der Wense, Jack F. Doyle, Jacob S. Higgins, Tian Ooi, Hans U. Friebel, Jun Ye, R. Elwell, J. E. S. Terhune, H. W. T. Morgan, A. N. Alexandrova, H. B. Tran Tan, Andrei Derevianko, Eric R. Hudson. 229ThF4 thin films for solid-state nuclear clocks. Nature, 2024; 636 (8043): 603 DOI: 10.1038/s41586-024-08256-5Partager cet article