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QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?



  1. #1
    RSSBot

    Question QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?


    ------

    Les horloges atomiques ont vu le jour au tout début des années 1950. Elles promettent une mesure du temps avec une précision extraordinaire : une dérive inférieure à 1 seconde toutes les 30 millions d’années. De quoi synchroniser les milliards d’échanges qui ont lieu quasi simultanément sur le Web ou les satellites au cœur du système GPS.

    Lire la suite : Comment fonctionne une horloge atomique ?

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  3. #2
    Flyingbike
    Modérateur

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    des horloges à hydrogène, extrêmement efficaces sur le court terme
    c'est quoi, une horloge extrêmement efficace sur le court terme ?


    Si j'écris l'heure sur un bout de papier, il sera aussi extrêmement efficace sur le court terme.... et pas besoin d'hydrogène
    La vie trouve toujours un chemin

  4. #3
    Antoane
    Responsable technique

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    Bonjour,

    Amusant : science et avenir a rédigé un article très similaire sur le même thème : https://www.sciencesetavenir.fr/fond...relache_149110
    Et ils ont fait leurs copier-collé du même projet étudiant que la rédactrice de Futura (https://moodle.insa-rouen.fr/pluginf...orcedownload=1). En revanche, ils ont utilisé la vraie date :
    Citation Envoyé par Futura
    En 1956, le Bureau international des poids et mesures a choisi de définir la seconde comme « la durée de 9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l'état fondamental 6S½ de l'atome de césium 133 ».
    Citation Envoyé par Projet Insa
    En 1956, le Bureau international des poids et mesures a choisi de définir la seconde comme " la durée de 9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F = 3 et F = 4 de l'état fondamental 6S1/2 de l'atome de Césium 133 "
    Citation Envoyé par Science et Avenir
    le Bureau international des poids et mesures statua en 1967 sur sa définition de la seconde : elle correspond à "la durée de 9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l'état fondamental 6S½ de l'atome de césium 133".
    Citation Envoyé par BIPM
    CIPM, 1956: definition of the second as a fraction of the tropical year 1900
    https://www.bipm.org/utils/common/pd...8.pdf#page=144
    Citation Envoyé par BIPM
    13th CGPM, 1967/68: defines the second in terms of the caesium transition
    https://www.bipm.org/utils/common/pd...8.pdf#page=145


    Citation Envoyé par FS"
    En effet, lorsqu'un atome de césium 133 reçoit une onde électromagnétique à une certaine fréquence, il passe d'un état de basse énergie à un état de plus haute énergie, de l'état F=3 à l'état F=4. Puis, il réémet l'énergie absorbée en précisément 1/9.192.631.770 seconde.
    Citation Envoyé par Science et Avenir
    Lorsqu'un atome de Césium-133 reçoit une onde électromagnétique à une certaine fréquence, il passe d'un état de basse énergie à un état de plus haute énergie, de l'état F=3 à l'état F=4. Puis il réémet l'énergie absorbée en précisément 1/9.192.631.770 seconde.

    Citation Envoyé par FS
    Un peu comme une horloge comtoise comptabilise les oscillations de son pendule, l'horloge atomique est là pour compter le nombre de ces transitions
    Citation Envoyé par Projet Insa
    Alors, comme une horloge comtoise qui comptabilise le temps avec les oscillations de son balancier ou comme une horloge à quartz qui comptabilise les périodes de vibration de son oscillateur à quartz, une horloge atomique va comptabiliser les transitions entre deux niveaux d'énergie de l'atome
    ...

    Citation Envoyé par FS
    Finalement, c'est sur un oscillateur à quartz que repose le fonctionnement d'une horloge atomique à jet de césium. Les atomes de césium quant à eux jouent le simple rôle de contrôleurs et d'ajusteurs de la fréquence du signal généré par le quartz (il existe aussi, par exemple, des horloges à rubidium, moins performantes ou des horloges à hydrogène, extrêmement efficaces sur le court terme).
    Citation Envoyé par Projet Insa
    Finalement, c'est sur l'oscillateur à quartz que repose le fonctionnement d'une horloge atomique à jet de Césium. Les atomes de Césium quant à eux jouent le simple rôle de contrôleurs et d'ajusteurs de la fréquence du signal généré par le quartz (il existe aussi, par exemple, des horloges à Rubidium, moins performantes ou des horloges à hydrogène, extrêmement efficaces sur le court terme).
    Dernière modification par Antoane ; 14/11/2020 à 15h54. Motif: grammaire
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  5. #4
    Flyingbike
    Modérateur

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    C’est vrai que devant le style inhabituellement fluide et lisible on aurait pu avoir des doutes

    Bien vu !

    Deuxième ou troisième cas de plagiat sur FS en peu de temps.
    La vie trouve toujours un chemin

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    andretou

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    Bonne année à tous !
    Pour quelle raison est-ce l'atome de césium 133 qui sert de référence, plutôt qu'un autre atome ?
    La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.

  8. #6
    GBo

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    Bonne nuit,
    Parce que cela correspond à une définition de la seconde depuis 1967, laquelle a été basée sur la meilleure technologie d'horloge de l'époque.

    "A Brief History of Atomic Clocks at NIST"
    https://tf.nist.gov/cesium/atomichistory.htm

    cdlt,
    GBo

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  10. #7
    andretou

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    Citation Envoyé par GBo Voir le message
    Bonne nuit,
    Parce que cela correspond à une définition de la seconde depuis 1967, laquelle a été basée sur la meilleure technologie d'horloge de l'époque.

    "A Brief History of Atomic Clocks at NIST"
    https://tf.nist.gov/cesium/atomichistory.htm

    cdlt,
    GBo
    Merci ! Mais pourquoi le NIST a-t-il choisi le césium en 1952 ???
    Théoriquement, pourrait-on aujourd'hui remplacer le césium par n'importe quel autre élément avec le même résultat ?
    La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.

  11. #8
    GBo

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Merci ! Mais pourquoi le NIST a-t-il choisi le césium en 1952 ???
    Parce qu'il n'y avait pas mieux au niveau métrologique, compte tenu des moyens technologiques de l'époque, i.e. en terme précision, de stabilité dans le temps, et d'universalité (l'atome de cesium se comportant de façon identique partout et tout le temps).
    Ce document passionnant retrace l'Histoire (avec un grand H) récente, n'hésite pas à prendre le temps de le lire:
    "NIST Primary Frequency Standards and the Realization of the SI Second"
    https://tsapps.nist.gov/publication/...m?pub_id=50602

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Théoriquement, pourrait-on aujourd'hui remplacer le césium par n'importe quel autre élément avec le même résultat ?
    Non, par exemple on a une horloge atomique au rubidium dans mon labo (au boulot), mais elle est moins précise et stable dans le temps qu'une au cesium (mais moins chère, ce qui arrange les patrons ayant des oursins dans les poches ).
    Dernière modification par GBo ; 03/01/2021 à 09h16.
    Le mélange de vrai et de faux est énormément plus toxique que le faux pur - Paul Valéry

  12. #9
    GBo

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    NB: quand je disais "partout", c'est modulo les effets prévus par la RG, dont il faut tenir compte bien sûr, à ce niveau de précision.

  13. #10
    andretou

    Re : QR - Comment fonctionne une horloge atomique ?

    Citation Envoyé par GBo Voir le message
    Parce qu'il n'y avait pas mieux au niveau métrologique, compte tenu des moyens technologiques de l'époque, i.e. en terme précision, de stabilité dans le temps, et d'universalité (l'atome de cesium se comportant de façon identique partout et tout le temps).
    Ce document passionnant retrace l'Histoire (avec un grand H) récente, n'hésite pas à prendre le temps de le lire:
    "NIST Primary Frequency Standards and the Realization of the SI Second"
    https://tsapps.nist.gov/publication/...m?pub_id=50602
    Merci pour ce texte très instructif !
    Les 3 arguments présentés justifiants le choix du césium plutôt qu'un autre élément sont les suivants :
    1/ le césium devient liquide à 28,4°C (c'est-à-dire juste au-dessus de la température ambiante)
    2/ les atomes de césium sont lents (car plutôt lourds)
    3/ Cesium also has a relatively high hyperfine frequency (~9.2 GHz) when compared to atoms used in other atomic oscillators, such as rubidium (~6.8 GHz) and hydrogen (~1.4 GHz).
    Chaque atome et chaque molécule possède donc une fréquence de transition hyperfine qui lui est propre (ce que je n'avais pas bien saisi !).
    Juste pour info, existe-t-il une table des fréquences de transition hyperfine pour chaque élément ? Ne pourrait-on pas compléter le tableau de Mendéleiev avec cette valeur (si cela n'est pas déjà fait, mais je ne le vois pas sur ce tableau https://ptable.com/#Propri%C3%A9t%C3%A9s) ?
    La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.

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