la mesure du temps: uli1e - university of neuchâtel · aula des jeunes rives, 25 novembre 2016 ......
TRANSCRIPT
La mesure du temps: evolution historique,recherche et applications actuelles
•UlI1eUNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Gaetano MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Institut de Physique, Faculté des Sciences
Université de Neuchâtel, Suisse
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 1
LABORATOIRE TEMPS - FRÉQUENCE (LTF)•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
•UlI1ePROJETS ET COLLABORATIONS DU LTF UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Depuis 2007: - 80 projets de recherche (> 20 Mio. CHF de « Fonds de Tiers» pour le LTF)Dont presque la moitié (35) en collaboration avec des partenaires locaux.
Sources de financements:
-- FLRH, ASRH-- Projets CTI (y c.EURIPIDES)-- Projets FNS
(y c. R'Equip, Sinergia, NanoTera)
-- Projets EU (FP5-FP7, INTAS, etc.)-- Autres programmes SSO/SEFRI-- Projets ESA
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
•UlI1eCOLLABORATIONS INTERNATIONALES UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
".CSTUnl·Bi,.."ingh• •Eblana • NP
ynI·V'a~
UniCNES.
Partenaires de recherchePartenaires industriels
Consortium STE·QUEST Atomic cteck
ModulightORC
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
SUJET ET PLAN DE L'EXPOSÉ•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Sujet de l'exposé:
PIus exactement:
A quoi ça sert?
Introduction (historique et applications).
Exemples de recherches:Horloges à jet de CésiumMasers à HydrogènePeignes et étalons optiquesHorloges à vapeur de RubidiumMiniaturisation
La mesure du temps.Instruments qui « mesurent le temps» de manière très préciseGarde-temps. Horloges atomiques.
Instruments qui mesurent des intervalles de tempsétalons de fréquence. Fréquence = 1/ Période ou f = 1/ T
heure exacte, position exacte, synchronisation de réseaux, etc.
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
•UlI1ePÉRIODE ET FRÉQUENCE D'UN OSCILLATEUR UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
OscillationPhénomène périodique
Fréquence f --
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
2 -
2 ms Période1.5 -
1
0.5
oo 10
-0.5 - t (ms)·1 -
1 1- 500Hz- -T 0.002
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
•UlI1eA QUOI ÇA SERT. QUELLE HEURE EST-IL? UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Quelques souvenirs de l'Observatoire Cantonal de Neuchâtel
750
850
A. L. BreguetF. Berthoud
C. E. GuillaumeG. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
1883 A. Hirsch
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
POSITION EXACTE. OÙ SUIS-JE?•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Détermination de lalongitude en mer:
1 seconde d'erreur-500 m d'erreur(à l'équateur)
Positionnement parsatellite:
1 nano seconde d'erreur(0.000'000'001 s)-30 cm d'erreur
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
SYNCHRONISATION. SUIS-JE CONNECTÉ?•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Réseaux de télécommunication et dedistribution d'énergie «intelligents»:
ont besoin d'une synchronisation àenviron 1microseconde
(0.000'0001 s)
4G LTE base stations:Phase time synchronization for online TDDand MBSFN
POWER Smart Grid:1 µsecond synch of Phase Measurement Units
~ Base-station with PTP GPS-based PTP GrandmasterIl~ve and MAC-TFC
I~/fiHigh jitter rejectionHoldover » 24 h
To OpticalIPCoreNetwark
Holdover » 24 h
I~(r,»)I~
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
RECHERCHE SCIENTIFIQUE•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Motivation? Besoin (parfois vital) et curiosité.Domaine? En constante évolution!
Rotation de la Terre .
Précisionen
secondespar jour
10 ps
Horloges 100 psatomiques
(1950)Maser à
hydrogène,Jet au césium,
Vapeur de rubidium
1 ns
10 ns
Horlogesà quartz
(1930)
1µS
1ms
de marine (1750) 15Harrison
Pendule de Huygens (1650) 105pendule
Horloges de tour (1300)balancier à verge et foliot
10005
-3000 -1500 -170 800 1300 1600 1700 1900 2000
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 10
TEMPS ASTRONOMIQUE (ET OSCILLATEURS MÉCANIQUES)
Observatoire de Neuchâtel (1858 - 2007)
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
•UlI1eUNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Oscillateurs mécaniques(garde-temps)
11
TEMPS ATOMIQUE (ET OSCILLATEURS À QUARTZ)
Observatoire de Neuchâtel (1858 - 2007)
Atome(nouvelleréférence)
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
•UlI1eUNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Oscillateurs à quartz(nouveaux garde-temps)
Ali) ~~(
12
•UlI1ePRINCIPE D'UNE HORLOGE ATOMIQUE UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Excitation desatomes (résonance
magnétique)Référence pourl'utilisateur del'horloge
Atomes(élément
régulateur)
Oscillateur àquartz
Détection etcorrection du
quartz
Définition dans le système SI
La seconde est la durée de 9 192 631 770périodes du rayonnement correspondant à latransition entre les deux niveaux hyperfins del'état fondamental du césium 133 (1967)
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
F=4
F=3
Fréquence Vo_ E2 -El
h==9192631770Hz
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 13
HORLOGES ATOMIQUES•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Résonance magnétique
3 familles d'horlogesatomiques commerciales:césium, Masers, rubidium.
Environ 15 types d'horlogesatomiques expérimentaleset/ou pour la recherche
Multiplicateur Sélecteur Bd'électrons
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Cavité de Ramsey Sélecteur A Sourcede césium
Horloge à jet de Césium
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 14
HORLOGE AVEC POMPAGE OPTIQUE LASER•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Pompage optique
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016
Détection
15
•UlI1eFONTAINE PRIMAIRE A ATOMES FROIDS UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 16
HORLOGES A ATOMES FROIDS DANS L'ESPACE
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
•UlI1eUNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Atomic Clock Ensemble in Space
......................
···ôc······"······ ::::::::::".:··"·.·.·.······· .comparison " :::::::::~
••• u ••••••••••• uu ••••••• " •• " ••••• :: •••••••••••.."."••••••••••••••••••••:::::::::::::::
.......
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 17
PEIGNES ET ÉTALONS OPTIQUES•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
Facteur de qualité: proportionnel à la fréquencede resonance
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 18
•UlI1eHORLOGE ATOMIQUE À VAPEUR DE RUBIDIUM UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
v ...........v ... "" .... _cl1
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 19
SYSTÈME EUROPÉEN DE NAVIGATION•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
.r •
!>cm
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 20
MINIATURISATION•UlI1e
UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 21
•111119MERCI POUR VOTRE ATTENTION UNIVERSITÉ DE
NEUCHÂTEL
Prof. Gaetano [email protected] Temps - Fréquence (LTF)http://www2.unine.ch/cms/lang/fr/pid/4058
www.unine.ch
LETTRES ET SCIENCES HUMAINESSCIENCESDROIT
~ SCIENCES ECONOMIQUES
G. MiletiLaboratoire Temps - Fréquence (LTF)
Université du troisième âge (U3A), NeuchâtelAula des Jeunes Rives, 25 novembre 2016 22