La première horloge nucléaire testera si les constantes fondamentales changent

• Physique nucléaire

  • La première horloge nucléaire servira à tester si les constantes fondamentales varient
  • La découverte d’une transition du noyau de thorium-229 contrôlable par laser fournit aux physiciens un outil pour explorer les forces qui structurent l’univers

• Introduction

  • En mai 2024, Chuankun Zhang, doctorant au laboratoire JILA, a détecté un signal que les physiciens recherchaient depuis 50 ans
  • Il a capté le signal du passage du noyau de thorium-229 entre deux états, confirmant la transition d’« horloge nucléaire »
  • Cette mesure, annoncée après des résultats obtenus en Allemagne et en Californie, est des millions de fois plus précise que les précédentes

• Un miracle de la nature

  • En 1976, on a découvert le caractère exceptionnel de l’isotope thorium-229, un sous-produit des recherches sur les armes nucléaires pendant la guerre froide
  • Les électrons absorbent une énergie externe, passent à un état excité, puis reviennent à l’état fondamental
  • La conception moderne du temps est définie à partir de ce processus

• Mesurer les constantes

  • La transition nucléaire du thorium-229 se situe dans une gamme d’énergie que les lasers existants peuvent induire
  • Cette transition permet d’observer si les constantes fondamentales de la physique changent au fil du temps
  • Des physiciens théoriciens soutiennent qu’elle peut servir à tester si les lois de la nature évoluent

• Le départ de la course

  • Plusieurs équipes de recherche sont en compétition pour construire la première horloge nucléaire
  • L’enjeu principal était de trouver l’énergie laser exacte
  • Une percée réalisée au CERN a accéléré les recherches

• Résultats et perspectives

  • Plusieurs équipes ont presque simultanément réussi à induire par laser la transition du thorium-229
  • Ce résultat devrait permettre les mesures les plus précises des prochaines années
  • Il est désormais possible d’utiliser cet outil pour étudier les constantes fondamentales

Le résumé de GN⁺

• Cet article traite du processus de création d’une horloge nucléaire à partir de la transition du noyau atomique de thorium-229
• L’horloge nucléaire est un outil majeur pour tester si les constantes fondamentales de la physique changent au fil du temps
• Cette recherche permet des mesures bien plus précises que celles des horloges atomiques existantes
• À l’avenir, cet outil pourrait servir à étudier si les lois de la nature évoluent
• Parmi les projets aux fonctions similaires figurent les recherches existantes sur les horloges atomiques