Magazine Observatoire de Paris n°0 déc 04/jan-fév 2005
Magazine Observatoire de Paris n°0 déc 04/jan-fév 2005
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°0 de déc 04/jan-fév 2005

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 1,9 Mo

  • Dans ce numéro : au-delà de la Terre, exposition phare à l'Observatoire.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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16 - ACTUALITÉS DES LABORATOIRES Fontaine atomique. Le fonctionnement cyclique consiste à lancer verticalement un nuage d'atomes refroidis par lasers. Puis, la gravité faisant son œuvre, les atomes redescendent, d'où l'allusion aux fontaines. Les atomes passent deux fois dans la cavité micro-onde excitant la transition hyperfine de l'atome. La réponse des atomes est mesurée, permettant de corriger éventuellement la fréquence du signal délivré par l'oscillateur. Observatoire de Paris Atomic fountain. The cyclic operation consists in throwing a laser-cooled atom cloud vertically. Due to gravity, the atoms come down, hence its name referring to fountains. The atoms go twice through the micro-wave cavity that excites the atom's hyperfine transition. The atoms'response is measured, allowing for the eventual correction of the frequency of the signal sent by the oscillator. Pour aller plus loin Visitez le site de la fontaine atomique du SYRTE : http://opdaf1.obspm.fr/www/fontaine/index.htm To learnmore Log on to the SYRTE atomic fountain site : http://opdaf1.obspm.fr/www/fontaine/index.htm Contacts : Céline VIAN SYRTE + 33 (0)1 40 51 22 23 celine.vian@obspm.fr Philip TUCKEY SYRTE + 33 (0)1 40 51 22 46 philip.tuckey@obspm.fr TEMPS DE LA FONTAINE THE FOUNTAIN OF TIME Une équipe du SYRTE (Systèmes de Référence Temps Espace) a développé de nombreuses horloges atomiques de types différents et en particulier des fontaines atomiques. Au cours des six dernières années, leurs efforts ont contribué notamment à la recherche d'une éventuelle variation temporelle de constantes fondamentales, principalement la constante de structure fine !. A team from SYRTE (Time Space Reference Systems) has developed a number of atomic clocks of various types and in particular atomic fountains. During the past six years, they contributed to the search for a possible temporal variation in the value of the fundamental constants, notably the fine structure constant !. Connues depuis les années 50, les horloges atomiques égrènent leurs secondes en asservissant la fréquence d'un oscillateur sur une transition bien spécifique de l'atome de césium 133. Au fur et à mesure, un groupement d'horloges basées sur le 133 Cs s'est constitué à travers le monde entraînant en 1966 une redéfinition de la seconde sur le 133 Cs. Cet ensemble s'étoffe continuellement et contribue à la réalisation du Temps Atomique International. Des fontaines à atomes froids Les fontaines atomiques sont une évolution des années 90 basée sur la technique de refroidissement d'atomes par laser et ont permis de faire d'importants progrès dans la précision des mesures des fréquences. L'intérêt de refroidir les atomes est de mieux contrôler leurs mouvements et d'augmenter au maximum leurs temps d'interaction avec la fréquence à tester provenant d'un oscillateur d'interrogation. Ce dernier, grâce à une coopération avec l'Université de Western Australia, est un oscillateur cryogénique à résonateur de saphir asservi sur un maser à hydrogène. Les atomes froids sont lancés vers le haut et grâce à la pesanteur re-décrivent le même trajet. Ils interagissent donc deux fois avec le champ oscillant contenu dans une cavité micro-onde réalisant ainsi une interrogation dite de Ramsey. Avec ce type d'horloge, nous atteignons une stabilité de 2x10 -14 à 1s avec une exactitude <10 -15, correspondant à un décalage de 1s tout les 3 millions d'années. Nos fontaines utilisant l'atome de 133 Cs constituent des étalons primaires de fréquence parmi les plus exacts au monde. Nous possédons deux fontaines utilisant des atomes de césium, ainsi qu'une troisième pouvant fonctionner alternativement avec du césium ou rubidium. Les fréquences des transitions hyperfines des atomes de césium et rubidium ont été comparées durant 6 ans. En parallèle, certains travaux théoriques, portant sur les interactions internes au noyau, permettent de relier la fréquence du Rb à !. Ainsi nos mesures jouent un rôle dans la recherche d’une possible variation de la dérive de !, prédite par des théories modernes issues de la théorie des cordes. La précision des résultats obtenus contraint les variations relatives de ! à une valeur inférieure à 11x10 -16 par an et constitue l'un des meilleurs tests réalisés en laboratoire. Parallèlement, des comparaisons d'étalons primaires de fréquences internes au laboratoire et internationales via satellites, permettent de vérifier le bon accord entre les horloges et de tester le niveau de bruit de ces liens. A l'horizon 2006, cette technique sera adaptée à un fonctionnement en apesanteur sur la station spatiale internationale dans le cadre du projet ACES/PHARAO du CNES et de l'ESA. Il permettra de gagner un ordre de grandeur sur l'exactitude (10 -16) pour une stabilité de l'ordre de 1.6x10 -13 à 1s. Known since the 1950s, atomic clocks tick away their seconds by servoing the frequency of an oscillator to a specific transition of the cesium-133 atom. A grouping of clocks based on this atom was gradually formedthroughout the world, leading to a redefinition of the second based on the 133 Cs.This network keeps growing and contributes to the establishment of International Atomic Time (IAT). Cold atom fountains Atomic fountains were developed in the 1990s based on the technique of atom cooling by laser, resulting in significant progressin the accuracy of the measurements of frequencies. The purpose of cooling the atoms is to better control their motion and increase as much as possible their interaction time with the frequency to be tested that comes from an interrogator oscillator. The latter, thanks to our association with the University of Western Australia, is a cryogenic sapphire resonator oscillator linked to a hydrogen maser.The cooled atoms are thrownupwards and, due to gravity, come down along the same path.Therefore, they interact twice with the oscillating field contained in a micro-wave cavity and performa so-called Ramsey interrogation. With this type of clock we achievea stability of about 2 x10 -14 at 1 second and an accuracy < 10 -15, corresponding to a shift of one second every three million years. Our cesium-133 fountains are the primary frequency standards among the most accurate in the world. We have two cesium-atom fountains, as wellas a third, which can operate oneither cesium or rubidium atoms.The hyperfine frequency transitions of cesium and rubidium atoms were compared during six years. During the same time, some theorical works permit to relate the Rb frequency to a.Thus, our results play a main role in the search for a possible relative drift of a, predicted by some recent theories, derived from string theory.The results precision restricts the relative variations of a to a value smaller than 11 x 10 -16 per year and constitutes one of the best laboratory tests performed. In addition to these tests, comparisons of primary frequency standards in the laboratory with international ones via satellite, permit to verify the agreement among clocks and to test the noise level of those links. In 2006, this technique will be adapted to a weightless operation on the international space station through the joint CNES-ESA ACES/PHARAO project. It will permit to increase the accuracy by one order of magnitude (10 -16), for a stability of the order of 1.6 x 10 -13 at 1 second. La définition du temps. La seconde du système international d'unité est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133. La seconde est l'unité réalisée avec la plus grande exactitude et permet de définir du mètre, la vitesse de la lumière étant fixée par définition (299 792 458 m/s). The definition of time. In the International System of Units, the second is the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the cesium-133 atom fundamental state. The second is the unit established with the greatest accuracy. From it follows the definition of the meter, the speed of light having been fixed by definition (299,792,458 m/s).
Contact : Catherine TURON GEPI + 33 (0)1 45 07 78 37 catherine.turon@obspm.fr COLLOQUES ET RENCONTRES SCIENTIFIQUES - 17 COLLOQUES ET RENCONTRES SCIENTIFIQUES SCIENTIFIC MEETINGS AND COLLOQUIA L'Observatoire de Paris organise régulièrement de nombreuses rencontres scientifiques. Y sont abordés des sujets aussi variés que l'histoire des sciences, la présentation de projets ou découvertes scientifiques, les échanges d'informations entre équipes internationales. Voici un petit tour d'horizon de quelques unes des rencontres qui se sont tenues ce dernier trimestre 2004. Un événement pour l'Observatoire de Paris : une remise du titre de Docteur Honoris Causa, la dernière remontant à 1982. The Observatoire de Paris periodically organizes a number of scientific meetings on a variety of subjects, from the history of science and the presentation of projects and scientific discoveries to the exchange of information among international teams. We list below the activities that took place during the last three months of 2004. A special event for the Observatoire was the award of a Doctor Honoris Causa degree, the last such award going back to 1982. ! "LES RENCONTRES DE L'OBSERVATOIRE 2004" - GAIA OU L'UNIVERS EN 3D 240 représentants des différentes équipes de recherche européennes impliquées dans la mission Gaia, un projet majeur de l'Agence Spatiale Européenne (ESA), se sont réunis à l'Observatoire de Paris du 4 au 8 octobre. Conçue dans la foulée du succès du satellite européen Hipparcos, première mission d'astrométrie spatiale jamais réalisée, Gaia va décrypter notre Univers proche, sa composition, son origine et son histoire. En effet, une précision astrométrique de l'ordre de quelques micro-secondes de degré (soit une précision environ 100 fois plus grande que celle obtenue avec Hipparcos) pour plus d'un milliard d'objets de notre Galaxie et des galaxies du Groupe Local (soit 10 000 fois plus qu'Hipparcos), jusqu'à la magnitude visuelle 20, sera associée à la détermination des vitesses radiales et à un diagnostic astrophysique détaillé. Ces performances permettront la détection et la caractérisation de tous les types d'étoiles de toutes les populations stellaires de notre Galaxie à tous les stades d'évolution. Elles permettront également la détection de dizaines de milliers de systèmes planétaires extra-solaires, de centaines de milliers de petits corps du Système solaire (y compris des astéroïdes géocroiseurs), de quelques 500 000 quasars, de supernovae et de galaxies. Gaia permettra aussi de tester avec une précision sans précédent les effets de la relativité générale. Le lancement du satellite Gaia est prévu en 2011. Cette conférence se tenait à Meudon, dans le cadre des « Rencontres de l'Observatoire ». ! « RENCONTRES DE L'OBSERVATOIRE 2004 » - GAIA OR THE UNIVERSE IN 3D Two hundred and forty representatives of various European research teams working on the Gaia mission, a cornerstone of the European Space Agency (ESA) project, met at the Observatoire from 4 to 8 October. Designed after the remarkable success of the European mission Hipparcos, the first ever space astrometry mission, Gaia will provide unprecedented positional and velocity measurements with the accuracies needed to produce a stereoscopic and kinematic census of about one billion stars in our Galaxy and throughout the Local Group, about 1 percent of the Galactic stellar population (10,000 times more than Hipparcos).The survey aims at completenessup to a visual magnitude of V = 20 mag, with astrometric accuracies of 10 microarcsec at 15 mag (100 times more accurate than Hipparcos). Combined with astrophysical information for each star also obtained from on-board observations, these data will have the precision and depth necessary to clarify the origin and history of our Galaxy from a quantitative census and multi-parameter characterisation of the stellar populations. Additional products include detection and characterisation of tens of thousands of extra-solar planetary systems, a comprehensive survey of some 100,000 to 1 million minor bodies in our Solar System (including near-Earth objects), observation of galaxies in the nearby Universe and of some 500,000 quasars, and stringent new tests of general relativity and cosmology. The launch of the Gaia satellite is scheduled for 2011. This conference was held at Meudon, in the context of the « Rencontres de l'Observatoire ».



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