Who decides how long a second is? - John Kitching

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

In 1967, researchers from around the world

En 1967, des chercheurs du monde entier

gathered to answer a long-running scientific question—

se sont réunis pour répondre à une question scientifique lancinante :

just how long is a second?

quelle est la durée d’une seconde ?

It might seem obvious at first.

Cela peut sembler évident.

A second is the tick of a clock,

Une seconde est le tic d’une montre,

the swing of a pendulum, the time it takes to count to one.

le balancement d’un balancier, le temps de compter jusqu’à un.

But how precise are those measurements?

Mais quel est le degré de précision de ces mesures ?

What is that length based on?

Sur quoi est basée cette durée ?

And how can we scientifically define this fundamental unit of time?

Comment définir scientifiquement cette unité fondamentale du temps ?

For most of human history, ancient civilizations

Dans l’histoire de l’humanité, les civilisations anciennes

measured time with unique calendars

mesuraient le temps avec des calendriers uniques

that tracked the steady march of the night sky.

qui retraçaient l’évolution constante du ciel la nuit.

In fact, the second as we know it wasn’t introduced until the late 1500’s,

En fait, la seconde telle que nous la connaissons

ne fut pas introduite avant la fin du 16e siècle

when the Gregorian calendar began to spread across the globe

quand l’usage du calendrier grégorien se répandit dans le monde

alongside British colonialism.

avec le colonialisme britannique.

The Gregorian calendar defined a day as a single revolution of the Earth

Le calendrier grégorien définit un jour comme une révolution de la Terre

about its axis.

autour de son axe.

Each day could be divided into 24 hours, each hour into 60 minutes,

Chaque jour peut être divisé en 24 heures, chaque heure étant de 60 minutes

and each minute into 60 seconds.

et chaque minute étant de 60 secondes.

However, when it was first defined,

Toutefois, à l’époque où on détermina cela,

the second was more of a mathematical idea than a useful unit of time.

la seconde était davantage une idée mathématique qu’une unité de mesure utile.

Measuring days and hours was sufficient for most tasks in pastoral communities.

Mesurer les jours et les heures suffisait dans la vie d’une communauté pastorale.

It wasn’t until society became interconnected

Ce ne fut pas avant que la société ne s’interconnecte

through fast-moving railways that cities needed to agree on exact timekeeping.

grâce à la vélocité des chemins de fer

que les villes ressentirent le besoin de garder un temps exact.

By the 1950’s, numerous global systems required every second

Dès 1950, de nombreux systèmes dans le monde exigeaient que chaque seconde

to be perfectly accounted for, with as much precision as possible.

fût parfaitement mesurée, avec le plus de précision possible.

And what could be more precise than the atomic scale?

Et qu’est-ce qui pourrait être plus précis qu’une échelle atomique ?

As early as 1955, researchers began to develop atomic clocks,

Dès 1955, les chercheurs commencèrent à développer des horloges atomiques

which relied on the unchanging laws of physics

fondées sur les lois immuables de la physique

to establish a new foundation for timekeeping.

pour établir une nouvelle fondation de la mesure du temps.

An atom consists of negatively charged electrons

Un atome est constitué d’électrons chargés négativement

orbiting a positively charged nucleus at a consistent frequency.

qui orbitent autour d’un noyau chargé positivement à une fréquence constante.

The laws of quantum mechanics keep these electrons in place,

Les lois de la mécanique quantique gardent ces électrons en place,

but if you expose an atom to an electromagnetic field

mais si on expose un atome à un champ magnétique,

such as light or radio waves,

comme la lumière ou des ondes radio,

you can slightly disturb an electron’s orientation.

on peut perturber légèrement l’orientation d’un électron.

And if you briefly tweak an electron at just the right frequency,

Si on ajuste brièvement un électron à la fréquence idéale,

you can create a vibration that resembles a ticking pendulum.

on peut créer une vibration qui ressemble au balancement d’un pendule.

Unlike regular pendulums that quickly lose energy, electrons can tick for centuries.

Contrairement à des pendules qui perdent rapidement leur énergie,

les électrons peuvent osciller pendant des siècles.

To maintain consistency and make ticks easier to measure,

Pour maintenir la consistance et rendre la mesure de l’oscillation aisée,

researchers vaporize the atoms,

les chercheurs vaporisent les atomes,

converting them to a less interactive and volatile state.

les convertissant en un état moins interactif et moins volatile.

But this process doesn’t slow down the atom’s remarkably fast ticking.

Mais ce procédé ne ralentit pas l’oscillation rapide des atomes.

Some atoms can oscillate over nine billion times per second,

Certains atomes peuvent osciller plus de 9 millions de fois par seconde,

giving atomic clocks an unparalleled resolution for measuring time.

ce qui est une résolution inégalée pour mesurer le temps.

And since every atom of a given elemental isotope is identical,

Comme chaque atome d’un élément isotope est identique,

two researchers using the same element and the same electromagnetic wave

deux chercheurs qui utilisent le même isotope

et la même onde électromagnétique

should produce perfectly consistent clocks.

sont censés produire deux horloges parfaitement consistantes.

But before timekeeping could go fully atomic,

Mais avant de pouvoir basculer la mesure du temps dans le monde atomique,

countries had to decide which atom would work best.

les pays devaient décider quel atome serait le plus adapté.

This was the discussion in 1967,

Ce fut l’objet de discussions en 1967,

at the Thirteenth General Conference of the International Committee

à la 13e Conférence générale du Comité international

for Weights and Measures.

des poids et mesures.

There are 118 elements on the periodic table,

Le tableau périodique comprend 118 éléments,

each with their own unique properties.

qui ont tous leurs propriétés uniques.

For this task, the researchers were looking for several things.

Dans leur mission, les chercheurs avaient besoin de plusieurs choses.

The element needed to have long-lived

L’isotope devait avoir une oscillation d’une longue durée de vie

and high frequency electron oscillation for precise, long-term timekeeping.

et de haute fréquence pour une mesure du temps précise sur le long terme.

To easily track this oscillation,

Pour tracer aisément cette oscillation,

it also needed to have a reliably measurable quantum spin—

il fallait aussi une rotation quantique mesurable de manière fiable,

meaning the orientation of the axis about which the electron rotates—

c’est-à-dire une orientation axiale autour de laquelle l’atome fait sa rotation,

as well as a simple energy level structure—

et une structure simple au niveau énergétique,

meaning the active electrons are few and their state is simple to identify.

c’est-à-dire un petit nombre d’électrons actifs avec un état simple à identifier.

Finally, it needed to be easy to vaporize.

Enfin, il doit être facile à vaporiser.

The winning atom? Cesium-133.

Et l’atome gagnant fut le césium 133.

Cesium was already a popular element for atomic clock research,

Le césium était déjà très populaire

dans la recherche de la mesure atomique du temps.

and by 1968, some cesium clocks were even commercially available.

En 1968, les premières horloges atomiques au césium furent disponibles

sur le marché.

All that was left was to determine how many ticks of a cesium atom

Il ne restait plus qu’à déterminer combien d’oscillations d’un atome de césium

were in a second.

il y avait dans une seconde.

The conference used the most precise astronomical measurement

La conférence utilisa la mesure astronomique la plus précise

of a second available at the time—

de la seconde disponible jadis,

beginning with the number of days in a year and dividing down.

démarrant avec le nombre de jours dans une année, et divisant progressivement.

When compared to the atom’s ticking rate,

En comparant cela au taux d’oscillation de l’atome,

the results formally defined one second

les résultats définirent formellement la durée d’une seconde

as exactly 9,192,631,770 ticks of a cesium-133 atom.

comme exactement

9 192 631 770 oscillations

d’un atome de césium 133.

Today, atomic clocks are used all over the Earth— and beyond it.

Aujourd’hui, on utilise des horloges atomiques dans le monde et au-delà.

From radio signal transmitters to satellites

De la transmission des signaux radio aux satellites

for global positioning systems,

utilisés par les systèmes de navigation,

these devices have been synchronized

ces engins sont synchronisés

to help us maintain a globally consistent time—

pour nous permettre de maintenir le temps de manière consistante,

with precision that’s second to none.

avec une précision à la seconde près.