Quels avantages présente l’utilisation des horloges atomiques dans la mesure du temps et en quoi ont-elles fait évoluer la définition de la seconde ?

Résumé du document

Le principe de fonctionnement d'une horloge mécanique repose sur l'oscillation périodique d'un balancier accroché à une ancre et entrainé par un poids, qui permet de mesurer un intervalle de temps en comptant le nombre d'oscillations pour atteindre une précision de quelques dizaines de secondes par jour.
Le principe de fonctionnement d'une horloge à quartz, se base sur l'oscillation du quartz, alimentée d'un courant électrique par une pile. Le quartz vibre ainsi de manière mécanique pour donner le mouvement aux rouages qui orientent donc chacune des aiguilles régulièrement en vue d'un affichage analogique.

Extraits

[...] En effet, dans le pendule de Galilée/Huygens étayé dans le document le pendule est conçu pour balancer à la même vitesse afin de garantir pour celui-ci, un nombre d'oscillations périodique permettant de mesurer un intervalle de temps, réalisant donc une horloge. Mais comme le pendule de Galilée/Huygens, les horloges mécaniques indiquent une mesure de temps avec une très faible précision. Le document 2 nous apprend que l'horloge à quartz repose sur la propriété de piézoélectricité à l'origine de ces types d'horloges. [...]

[...] De plus, comme l'indique le document cette définition astronomique de la seconde grâce à l'horloge atomique intervient sur le bon fonctionnement du GPS susceptible de donner une position précise proportionnellement à la précision de la notion du temps qui lui est communiquée. Ces horloges atomiques a également permis de détecter un excès du jour solaire par rapport au jour solaire théorique illustré par une courbe dans le document 6. En conclusion, l'utilisation de telles horloges atomiques permet de définir dans de multiples domaines une notion du temps plus stable et précise pour améliorer les outils d'aujourd'hui (météo, GPS, astronomie, etc.) au futur. [...]

[...] En effet, cette horloge possède aussi un oscillateur à quartz, mais dont la fréquence f est contrôlé par un dispositif qui la régule en temps réel pour qu'elle soit aussi proche de la fréquence v0 correspondant à la transition entre les deux niveaux d'énergie E1 et E2. L'énergie des photons émis pendant la transition étant universelle et associée à une fréquence v0 constante, la précision de ces horloges atomiques est telle que l'erreur accumulée en plusieurs milliers d'années serait largement inférieure à une seconde. [...]

[...] Quels avantages présentent l'utilisation des horloges atomiques dans la mesure du temps et en quoi ont-elles fait évoluer la définition de la seconde ? Le principe de fonctionnement d'une horloge mécanique repose sur l'oscillation périodique d'un balancier accroché à une ancre et entrainé par un poids, qui permet de mesurer un intervalle de temps en comptant le nombre d'oscillations pour atteindre une précision de quelques dizaines de secondes par jour. Le principe de fonctionnement d'une horloge à quartz se base sur l'oscillation du quartz, alimentée d'un courant électrique par une pile. [...]

[...] Dans le graphique du document on s'aperçoit que la précision de la mesure du temps n'a cessé d'évoluer durant ces quatre derniers siècles pendant lesquelles de multiples recherches scientifiques ont abouti à la création d'horloges encore plus performantes dans le temps. On apprend ainsi avec le dernier document 8 que des horloges plus précises que l'horloge atomique actuelle sont en cours d'étude telle que le projet Pharao du CNES ou encore la mise en place des horloges optiques fonctionnant à l'ion aluminium qui garderait même 3.7 milliards d'années plus tard, une précision aux alentour d'une seconde. [...]