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Neuchâtel à la pointe de la mesure du temps scientifique
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Neuchâtel à la pointe de la mesure du temps scientifique

lundi, 23 mars 2009
Par Quentin Simonet
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Quentin Simonet

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4 min de lecture

Dans quelques années, la Suisse sera parmi les rares laboratoires à disposer d’un étalon à atomes froids, soit une horloge de référence pour calibrer le temps atomique international.

L’Observatoire cantonal de Neuchâtel, créé en 1858, fut un des symboles et meilleur ambassadeur de la précision helvétique. Sa renommée dépassait largement les frontières. Pendant de longues années, de 1934 à au milieu des années 1990, c’est l’Observatoire cantonal de Neuchâtel qui a d’ailleurs rythmé l’horaire des Suisses: «Au troisième top, il sera exactement…», entendait-on à chaque heure à la radio. En 1967, l’heure astronomique était remplacée par l’heure atomique. Neuchâtel s’imposait comme la capitale du temps exact. C’était une véritable révolution. Avec, en corollaire, la naissance du Temps atomique international. La seconde était alors définie comme étant la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium.

Horloges atomique dans l’espace

Pour des raisons politiques, l’Observatoire n’existe plus en tant que tel depuis deux ans. Ses activités de recherche ont été confiées au Laboratoire Temps-Fréquence (LTF), fondé le 1er février 2007, qui fait partie de l’Institut de Physique (IPH) de l’Université de Neuchâtel. Les activités de transfert industriel ont été intégrées par le Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM). « Nous avons repris la recherche et le développement de la mesure précise du temps », explique le Professeur Pierre Thomann, directeur du LTF. Et l’héritage a été plus que respecté. Le programme est impressionnant. Les lignes de recherche principales concernent les étalons de fréquence primaires au césium, le refroidissement d’atomes par laser, les horloges au rubidium, la micro-fabrication d’horloges atomiques et les étalons de fréquence optiques.

Professeur Pierre Thomann, directeur du LTF © Université de Neuchâtel
Professeur Pierre Thomann, directeur du LTF © Université de Neuchâtel

Le LTF effectue aussi des développements technologiques liés à l’utilisation des horloges atomiques dans l’espace, en particulier pour les étalons de deuxième génération destinés au système européen de navigation GALILEO. «Parmi nos applications, celle sur les satellites est la plus médiatique », détaille Pierre Thomann. Les équipes de chercheurs issues de l’Observatoire cantonal ont notamment joué un rôle clé dans ce domaine. Des horloges neuchâteloises sont actuellement testées en orbite et équiperont les 30 satellites du système GALILEO. Une spin-off a d’ailleurs vu le jour, baptisée Spectratime, qui emploie aujourd’hui 65 personnes. Ces dernières années, l’entreprise a décroché de nombreux contrats avec l’Agence spatiale européenne (ESA). Elle fabrique quelques milliers d’horloges atomiques chaque année.

C’est un bel exemple de transfert industriel réussi.
Pierre Thomann
Un étalon à atomes froids

Outre servir à définir une référence chronologique universelle, les technologies de positionnement géographique ne peuvent plus se passer des horloges atomiques. «C’est un bel exemple de transfert industriel réussi», indique Pierre Thomann, qui se réjouit aussi d’une autre application des horloges au rubidium, terrestre celle-là, mais inconnue du grand public. Utilisées dans les télécommunications, elles permettent de synchroniser toutes les communications de téléphonie, notamment internationales. Oscilloquartz et Asulab, deux sociétés appartenant au Swatch Group, collaborent d’ailleurs à ce programme d’étalons miniatures pour les télécommunications. Le LTF n’en oublie pas pour autant la recherche fondamentale, avec un focus particulier sur la précision et l’ultra précision. Grâce à des horloges inventées au sein du LTF, les chercheurs contribueront à tester certaines lois fondamentales de la physique, comme les théories d’Einstein par exemple.

C’est grâce au LTF que la mesure du temps est redevenue un motif de fierté à Neuchâtel. En 2003, le laboratoire a mis au point une nouvelle horloge. Unique dans sa conception et avec seulement cinq autres systèmes de référence quasi similaires dans le monde, elle doit contribuer à l’étalonnage du temps international et ainsi redonner à la Suisse une position privilégiée dans ce domaine. Dans quelques années, la Suisse sera ainsi parmi les rares laboratoires à disposer d’un étalon à atomes froids, soit une horloge de référence pour calibrer le temps atomique international. «On y travaille très fort. La Suisse reviendra aux premières loges en ce qui concerne la mesure du temps, alors qu’avant, elle était bel et bien dans le peloton. Pour Neuchâtel, qui a une longue tradition d’horlogerie, comme tout le pays d’ailleurs, c’est tout un symbole », conclut Pierre Thomann.

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