Pour la première fois, des chercheurs parviennent à exciter le noyau d’un atome de thorium à l’aide d’un laser
Des physiciens ont réussi à propulser le noyau d’un atome de thorium à un niveau d’énergie supérieur grâce à la lumière laser, marquant ainsi une avancée majeure dans le domaine de la physique. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération d’horloges atomiques d’une précision inégalée, permettant de sonder les forces fondamentales de l’univers.
Les horloges atomiques, qui sont actuellement les plus précises, reposent sur des principes de physique quantique. Elles utilisent des atomes pour mer le temps avec une précision extrême. Les électrons dans un atome peuvent occuper différents niveaux d’énergie, et lorsqu’un électron reçoit une certaine quantité d’énergie, il peut « sauter » d’un niveau à un autre. Ce phénomène, appelé transition énergétique, est crucial pour le fonctionnement des horloges atomiques.
Cependant, ces horloges présentent des limites, car les électrons, situés à l’extérieur des noyaux, sont sensibles aux interférences externes. Les horloges nucléaires, qui exploitent les transitions énergétiques des noyaux, pourraient offrir une meilleure stabilité en raison de leur protection contre ces perturbations.
Les recherches sur le thorium-229, un isotope du thorium, ont révélé que cet isotope présente un niveau d’énergie accessible à la lumière laser. Les scientifiques ont dû exciter le thorium-229 à un niveau d’énergie supérieur et mer les différences dans l’énergie de la lumière émise lors de son retour à un niveau d’énergie inférieur. Après des décennies d’efforts, ils ont réussi à observer un atome de thorium-229 effectuant ce saut énergétique, démontrant un changement d’énergie précis de 8,35574 électrons-volts.
Pour cette observation, les chercheurs ont utilisé une méthode sophistiquée consistant à piéger les atomes dans des cristaux de fluorure de calcium, créant ainsi un environnement contrôlé pour étudier les transitions énergétiques. Cette avancée représente un bond en avant dans notre capacité à explorer les mystères de l’univers, ouvrant la voie à des horloges nucléaires capables de mer le temps avec une exactitude sans précédent.
Les détails de cette étude sont publiés dans la revue Physical Review Letters.
