Des équipes scientifiques à Vienne et à Beijing ont développé indépendamment les deux premières horloges nucléaires opérationnelles au monde. Basées sur l’isotope thorium-229 et publiées le 7 octobre 2026 dans la revue Nature, ces dispositifs ouvrent une nouvelle ère de précision chronométrique et de physique fondamentale.
Des équipes à Vienne et à Beijing construisent les deux premières horloges nucléaires
Des chercheurs travaillant séparément en Autriche et en Chine ont réussi à construire des prototypes d’horloges nucléaires fonctionnelles utilisant l’isotope thorium-229. Les travaux des deux équipes ont été publiés le 7 octobre 2026 dans la prestigieuse revue scientifique Nature.
À l’Université de technologie de Vienne (TU Wien), l’équipe dirigée par le physicien Thorsten Schumm a mené un projet débuté en 2008. En parallèle, une équipe de l’Université Tsinghua à Beijing, menée par le professeur associé Ding Shiqian, a développé de manière indépendante un système fondé sur une approche technologique distincte.
“Les deux équipes ont travaillé indépendamment et ont mis au point des horloges nucléaires à thorium-229 fonctionnelles en même temps, en utilisant différentes approches expérimentales. Je pense que c’est très encourageant car cela montre que le concept est robuste et ne dépend pas d’une seule mise en œuvre technique particulière.”
Shiqian Ding, physicien et codirigeant de l’équipe de Beijing, via Reuters
Le noyau atomique remplace les électrons
Les horloges nucléaires utilisent des lasers pour faire basculer des protons et des neutrons à l’intérieur même du noyau atomique du thorium-229.
Puisque le noyau atomique est des dizaines de milliers de fois plus petit que l’atome qui l’entoure, il est beaucoup moins vulnérable aux perturbations extérieures.
L’Université Tsinghua surmonte les obstacles techniques
L’équipe de Beijing a surmonté des obstacles considérables pour bâtir son horloge. Les chercheurs ont mis au point le premier laser à onde continue à vide ultraviolet de 148 nanomètres au monde, s’appuyant sur une source développée domestiquement.
Derrière ce succès se trouve un groupe de recherche particulièrement jeune, dont la plupart des membres principaux sont nés dans les années 2000. Les doctorants Huang Beichen, Yan Gaowei et Xiao Qi ont ainsi officié en tant que co-premiers auteurs de l’étude publiée dans Nature.
“Il n’existait pas de solution technique mûre pour les horloges nucléaires. De nombreux systèmes expérimentaux ont dû être construits à partir de zéro, et de nombreuses questions n’avaient pas de réponses immédiates.”
Huang Beichen, doctorant et co-premier auteur, via le Global Times
Vienne et Beijing affichent des performances complémentaires
Les tests indiquent que le dispositif développé en Chine possède une stabilité à court terme environ six fois supérieure à celle du modèle viennois.
En revanche, le prototype autrichien s’impose comme la première horloge nucléaire capable de se stabiliser elle-même à la manière des horloges atomiques traditionnelles.
Pour l’instant, ces nouveaux instruments ne surclassent pas encore les horloges atomiques optiques les plus performantes, qui peuvent fonctionner des milliards d’années sans perdre ni gagner plus d’une seconde. Les chercheurs estiment que les prototypes actuels dérivent d’environ une seconde tous les 30 millions d’années.
Les horloges visent la navigation par satellite et la matière noire
À terme, des horloges nucléaires perfectionnées et miniaturisées pourraient transformer des domaines technologiques cruciaux. Elles promettent d’améliorer la précision des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS), la synchronisation des réseaux de télécommunications, les communications par fibre optique et les transactions financières. Elles pourraient également servir d’instruments de référence pour l’exploration spatiale lointaine.
L’équipe de Vienne a déjà employé son dispositif pour mener une expérience de précision visant à détecter la matière noire. Bien que cette première tentative n’ait pas détecté de particules, l’horloge a fonctionné au niveau des meilleures machines atomiques existantes, entrouvrant la porte vers une nouvelle physique au-delà du Modèle Standard.
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