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Le 22 avril, la Station spatiale internationale a accueilli un nouvel instrument, l’horloge de haute précision Pharao (pour Projet d’horloge atomique à refroidissement d’atomes en orbite), dans le cadre de la mission ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) de l’Agence spatiale européenne. Grâce à des atomes quasi immobiles dont on vient sonder les propriétés par des lasers, le tic-tac de Pharao ne dévie que d’une seconde tous les 300 millions d’années (soit moins d’une minute depuis le Big Bang). De quoi permettre de tester comme jamais les prédictions de la théorie de la relativité générale, selon laquelle on vieillit plus vite loin d’une grosse masse comme la Terre, qu’au sol. Cette prédiction a déjà été confirmée, mais ACES doit améliorer la précision vingt fois. Avec l’espoir de trouver un tempo de l’horloge différent de celui prévu, signe de nouvelles forces à l’œuvre dans la nature.
L’allumage de Pharao est en cours depuis début mai et plusieurs semaines de tests et de calibration sont prévues avant de commencer l’expérience elle-même. Il était temps. Les idées et les premiers tests réalisés par le Laboratoire Kastler-Brossel et l’Observatoire de Paris ont déjà presque trente ans. Le projet a été maintes fois retardé par des difficultés financières et techniques – comme la réalisation d’une enceinte à ultravide pour protéger les atomes de toute collision, ou encore la fabrication d’un système optique conforme aux contraintes spatiales. Il a même été deux fois au bord de l’abandon. Mais, avec plus de dix ans de retard, les scientifiques sont prêts à utiliser ce bijou de technologie réalisé par des entreprises françaises, notamment Thales et Sodern. « Heureusement, ce laps de temps n’a pas mis en péril la pertinence de l’expérience », rassure Didier Massonnet, le chef de projet de la mission au Centre national d’études spatiales (CNES). Aucune mesure d’accélération du temps en altitude n’a atteint la précision visée par Pharao. Des horloges bien plus précises ont pourtant été mises au point, mais sont restées sur Terre. Le record est une déviation d’un quart de seconde sur 10 milliards d’années. La mission ACES devra durer trente mois, un laps de temps suffisant pour remplir les objectifs.
Pharao n’est pas seule dans l’espace. Elle est connectée à la Terre par des liens radio et laser pour permettre les comparaisons. Surtout, une autre horloge, appelée « maser », à base d’hydrogène, sert à mesurer et corriger des imperfections de Pharao.
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