Une seconde d’écart en 300 milliards d’années, soit plus de vingt fois l’âge de l’univers. C’est la performance annoncée par le Centre for Quantum Technologies (CQT) de l’Université nationale de Singapour, dont l’horloge au lutécium affiche une incertitude de 1 x 10⁻¹⁹. Les résultats ont paru dans la revue Nature le 23 septembre 2026, et il s’agit de la plus faible incertitude jamais rapportée pour une horloge atomique optique.
Le cœur du dispositif tient en un seul ion.
- L’horloge au lutécium atteint une incertitude de 1 x 10⁻¹⁹, soit une erreur d’une seconde en 300 milliards d’années.
- L’ion de lutécium-176 résiste naturellement aux perturbations thermiques et magnétiques qui affectent les autres horloges atomiques.
- Deux horloges indépendantes ont concordé à 5,7 x 10⁻¹⁹ près, établissant la comparaison la plus précise jamais réalisée.
Un atome qui résiste aux perturbations
L’horloge repose sur un ion de lutécium-176, c’est-à-dire un atome chargé électriquement. Un laser est calé sur la fréquence qui fait passer un électron d’un niveau d’énergie à un autre, et les oscillations de cette lumière découpent la seconde en tranches minuscules. La longueur d’onde utilisée est de 848 nanomètres. Les chercheurs ont mesuré la fréquence de transition sur 19 décimales.
Température et champs magnétiques décalent la fréquence de transition de la plupart des horloges atomiques, et les équipes passent un temps considérable à corriger ces écarts. Le lutécium y est à peine sensible.
Murray Barrett, qui dirige l’équipe, l’illustre par une image : l’horloge resterait stable en passant de la Vallée de la Mort, l’endroit le plus chaud jamais enregistré sur Terre, au plateau antarctique. Une étude antérieure avait déjà établi que le décalage dû au rayonnement thermique y atteint -1,36 x 10⁻¹⁸ à 300 K, le plus faible de toutes les horloges optiques établies. Pour exploiter cette transition, le groupe a mis au point une méthode appelée « moyennage hyperfin ».
La masse élevée de l’ion joue aussi son rôle. À la limite de refroidissement par laser, elle maintient le décalage Doppler du second ordre sous le seuil de 10⁻¹⁹, selon un article de recherche consacré à cette horloge.
Deux horloges pour se contrôler mutuellement
La comparaison a duré 200 heures.
Pour valider leur résultat, les physiciens ont construit deux horloges au lutécium indépendantes et confronté leurs oscillations par spectroscopie de corrélation. Les deux ont concordé à 5,7 x 10⁻¹⁹ près, la comparaison la plus précise jamais réalisée. Ce niveau d’accord équivaut à environ une seconde de décalage en 55 milliards d’années. De nouvelles mesures pourraient encore réduire cet écart.
Une limite demeure : confronter l’horloge aux meilleures horloges du monde pose problème. À ce degré de finesse, la gravité ralentit le temps de façon mesurable sur quelques millimètres de dénivelé, environ cinq selon les comptes rendus de l’étude.
La seconde pourrait changer de définition
Depuis les années 1960, la seconde repose sur les transitions micro-ondes de l’atome de césium. Les horloges optiques oscillent à des fréquences bien plus élevées et découpent donc le temps plus finement. Les fontaines à césium qui servent d’étalon sont environ cent fois moins exactes que les meilleures horloges optiques.
Les données du lutécium viennent alimenter le débat sur une redéfinition de la seconde après 2030.
Les usages dépassent la métrologie. Des horloges de cette qualité servent à tester la physique fondamentale et à suivre les variations de gravité à la surface de la Terre, et elles sont aussi pressenties pour affiner la synchronisation des systèmes de positionnement et des réseaux de télécommunications.
Le titre de « plus précise du monde » reste pour l’instant une revendication de l’équipe : Murray Barrett se dit convaincu de détenir la meilleure horloge, mais la confrontation directe avec les autres records n’a pas eu lieu. Son groupe travaille sur le lutécium depuis plus de dix ans. À sa connaissance, il reste le seul au monde à exploiter cet élément pour mesurer le temps.
Sources : generation-nt.com | enerzine.com
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