Un ensemble d’horloges atomiques seront envoyées lundi 21 avril vers l’ISS avec une fusée Falcon 9 de SpaceX. Elles doivent permettre de mesurer le temps avec une très haute précision et tester la théorie de la relativité.
L’Agence spatiale européenne (ESA) lancera lundi 21 avril vers la Station spatiale internationale (ISS) un ensemble d’horloges atomiques, afin d’y mesurer le temps avec une très haute précision et tester la théorie de la relativité. L’aboutissement de 30 ans de travail.
• Qu’est-ce qui va être envoyé dans l’espace?
L’ensemble ACES, composé de deux horloges atomiques, sera lancé lundi avec une fusée Falcon 9 de SpaceX depuis Cap Canaveral (États-Unis) pour rejoindre la Station spatiale internationale (ISS), à 400 km d’altitude.
La première horloge, PHARAO, en sera le coeur battant. À l’intérieur d’un tube à ultravide, des atomes de césium seront refroidis par laser à une température proche du zéro absolu (-273° C).
Immobilisés par le froid et en situation d’impesanteur, leurs vibrations à une fréquence particulière seront comptées avec davantage de précision que sur Terre.
• Quel est l’objectif de la mission?
Grâce à cette mission, les scientifiques vont pouvoir « mesurer l’effet de l’altitude sur l’écoulement du temps », résume auprès de l’Agence France-presse Didier Massonnet, chef du projet PHARAO au Centre national d’études spatiales (CNES) français.
On sait depuis 1915 et la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein que le temps n’est pas le même partout. Il ralentit à proximité d’un objet massif, au point de s’arrêter au bord d’un trou noir.
Sur Terre, le temps passe plus vite au sommet de la tour Eiffel qu’à sa base, mais cet « effet Einstein » est infinitésimal. Il devient en revanche perceptible quand on s’éloigne dans l’espace.
• D’où viennent ces horloges atomiques?
L’unité de temps – la seconde – a longtemps été définie comme une fraction de la rotation de la Terre: 1/86.4000e d’un jour solaire moyen. Mais la Terre ne tourne pas régulièrement. Contrairement au « tic-tac » des atomes qui émettent des rayonnements électromagnétiques réguliers. Ce que parviennent à mesurer les horloges atomiques, inventées dans les années 1950.
En 1967, les scientifiques définissent la seconde comme correspondant à 9.192.0631.770 oscillations d’un atome de césium 133 qui change d’état d’énergie.
Les années 2000 ont vu l’apparition d’une nouvelle génération d’horloges – dites optiques – 100 fois plus précises que les horloges atomiques. Ce qui devrait aboutir dans les prochaines années à une nouvelle définition de la seconde.
• Quel rapport avec la théorie de la relativité?
Couplée à une autre horloge atomique – un maser à hydrogène -, PHARAO donnera le temps avec une exactitude et une stabilité exceptionnelles. Elle ne dérivera que d’une seconde tous les 300 millions d’années.
« Partir d’un concept d’horloge atomique, aller en orbite, pouvoir maintenir le standard de la seconde sur l’ISS et le partager avec des horloges atomiques partout sur Terre » s’est avéré être un projet « technologiquement très difficile et délicat », a souligné lors d’une conférence de presse Simon Weinberg, responsable britannique du projet ACES à l’ESA.
Au sol, neuf terminaux dans le monde (en Europe, au Japon et aux États-Unis) vont comparer le temps mesuré par PHARO au temps mesuré par leurs propres horloges. « Les différences vont être analysées pour déterminer si le résultat est en accord avec les prédictions de la théorie de la relativité », a expliqué à la presse Philippe Laurent, responsable des activités ACES/PHARAO à l’Observatoire de Paris.
• Quelles conséquences possibles?
Si le résultat n’est pas en accord avec la théorie de la relativité, « une nouvelle fenêtre s’ouvrira dans le monde de la physique ». Qui devra effectuer des ajustements pour faire coïncider les équations d’Einstein avec les observations.
Et peut-être avancer dans la quête du Graal des physiciens: réconcilier la relativité générale qui explique le fonctionnement de l’Univers et la physique quantique qui régit l’infiniment petit. Deux théories qui fonctionnement remarquablement bien. Mais sont jusqu’à présent incompatibles.
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