En 2011, l'horloge atomique Pharao rejoindra le module Columbus de l'ISS, sur la plate-forme Aces (Atomic Clock Ensemble in Space) de l'ESA. Grâce à ses performances remarquables, elle révolutionnera peut-être notre vision de l'Univers.
Aces (Atomic Clock Ensemble in Space)
L'horloge Pharao sera si précise et stable qu'il lui faudrait fonctionner pendant 300 millions d'années avant de perdre une seconde ! À quoi peuvent bien servir de telles performances ? Rien moins qu'à éprouver la solidité de la théorie de la relativité générale, sur laquelle repose actuellement notre compréhension de l'Univers.
Celle-ci a déjà résisté à de nombreux assauts, mais les chercheurs ne désespèrent pas de la prendre un jour en défaut. Cet acharnement n'est pas gratuit. A la clé s'ouvre la perspective de donner naissance à une seule et même théorie qui permettrait de réconcilier les descriptions de l'infiniment grand, ce que fait très bien la relativité générale, et de l'infiniment petit, où c'est la physique quantique qui prévaut.
Grâce à Pharao, les chercheurs espèrent par exemple pouvoir observer d'infimes variations des constantes physiques, telles que la constante de structure fine des atomes, qui signaleraient une faille dans la cuirasse de la relativité générale.
Dans ce cadre, pourquoi envoyer Pharao dans l'espace ? Parce que là-haut, libérée de la pesanteur, l'horloge aura plus de temps pour observer le métronome naturel des atomes qui fait des horloges atomiques les meilleures gardiennes du temps. Pharao embarquera de surcroît une batterie de 6 lasers dont les tirs croisés permettront de refroidir et ralentir encore un peu plus les atomes. Depuis l'espace, Pharao pourra disséminer une échelle de temps ultra stable et comparer les signaux de multiples horloges réparties à la surface du globe. C'est grâce à cette stabilité que l'on va pouvoir comparer de nombreuses horloges au sol et que l'on pourra tirer des mesures sur la dérive de constantes fondamentales en fonction du temps.
Le projet Pharao, proposé par le laboratoire Kastler-Brossel de l'Ecole Normale Supérieure de Paris et le laboratoire Syrte (Systèmes de références temps-espace) de l'Observatoire de Paris, est conduit par le CNES. Ce dernier a reçu les derniers éléments du modèle d'ingénierie de l'horloge. Les premiers atomes froids (une dizaine de millions d'atomes de césium refroidis à une température de quelques microKelvin) ont été obtenus en connectant le tube contenant les atomes sous ultra-vide et la source laser.
Ces résultats très prometteurs ont été présentés à la conférence IAC (International Astronautical Congress) à Valence, en octobre dernier. La séquence d'essais de l'horloge Pharao se poursuivra près d'une année, avant son intégration avec le maser à hydrogène fourni par la Suisse sur la plate-forme Aces.