Les physiciens sont engagés dans une course à la précision qui pourrait conduire à redéfinir la seconde d’ici 2030. Depuis 1967, l’unité de temps du Système international repose sur une transition hyperfine de l’atome de césium 133. Mais les meilleures horloges optiques dépassent désormais largement les performances des horloges atomiques au césium.
Ces nouvelles horloges utilisent des transitions atomiques à des fréquences optiques beaucoup plus élevées. Elles permettent ainsi de découper le temps bien plus finement. Certaines atteignent aujourd’hui des incertitudes de quelques parties sur 10^18, et des comparaisons récentes entre horloges à aluminium, ytterbium et strontium ont franchi certains critères techniques requis pour une future redéfinition.
La précision est devenue telle que les horloges peuvent aussi mesurer des effets de la relativité générale : placées à des altitudes différentes, elles ne battent pas exactement au même rythme. Elles pourraient ainsi servir à la géodésie, à la mesure du champ gravitationnel terrestre, à la détection de mouvements du sol ou encore à des tests de physique fondamentale.
En France, le réseau Refimeve, piloté depuis l’Observatoire de Paris, relie plus de 30 laboratoires par environ 9 000 kilomètres de fibre optique afin de distribuer des références de fréquence ultraprécises.
Le Bureau international des poids et mesures (BIPM) et son Comité consultatif du temps et des fréquences (CCTF) étudient actuellement plusieurs scénarios : choisir une transition optique unique ou combiner plusieurs transitions atomiques. Une décision internationale pourrait intervenir à la Conférence générale des poids et mesures de 2030, si les critères scientifiques sont remplis.