Conférence majeure réunissant les plus grands spécialistes du domaine, le Forum européen sur la fréquence et le temps a décerné son prestigieux prix EFTF Award 2024 à Vincent Giordano, directeur de recherche CNRS au département Temps-fréquence de l’Institut FEMTO-ST, pour l’excellence et l’impact international de ses travaux scientifiques.
Remise du prix EFTF Award 2024 à Vincent Giordano.
Originaire de Besançon, ancien élève de l’ENSMM, Vincent Giordano est très tôt sensibilisé au monde de l’horlogerie, un sésame qui l’aide à pousser les portes de la faculté des sciences d’Orsay, aujourd’hui composante de l’université Paris-Saclay, pour y suivre un doctorat. Les horloges atomiques sont le thème central de sa thèse, et restent au cœur de ses recherches lorsqu’il revient en Franche-Comté. Affecté au LPMO, Laboratoire de physique et de métrologie des oscillateurs, il propose tout d’abord d’utiliser les microtechnologies développées à Besançon pour réduire la dimension des horloges atomiques, une idée trop novatrice en 1996 pour susciter l’intérêt escompté. Depuis, les horloges atomiques miniaturisées ont fait leur chemin, des laboratoires de recherche jusqu’aux récepteurs GPS, et restent un fer de lance de la recherche en temps-fréquence à l’Institut FEMTO-ST.
Avec son équipe, au début des années 2000, Vincent Giordano réussit à insérer des atomes de césium dans le cœur des horloges atomiques de façon non invasive, selon un procédé garantissant le respect de l’extrême propreté de cette cavité placée sous vide.
La méthode représente une véritable rupture de technologie, elle est depuis utilisée par les chercheurs et fabricants du monde entier. « Dans la cavité, un matériau choisi pour ses propriétés libère les atomes de césium qu’il contient, sous l’effet de son échauffement provoqué par un rayonnement laser envoyé à travers une paroi transparente », résume Vincent Giordano.
L’horloge cryogénique « ULISS® » mise au point à l’Institut FEMTO-ST
Sur les conseils de Jean-Jacques Gagnepain, physicien à Besançon à l’origine de la création de l’Institut FEMTO-ST, et à cette époque également directeur scientifique au CNRS, Vincent Giordano lance un projet de recherche sur des oscillateurs cryogéniques.
Ici, le chercheur change d’échelle en s’intéressant au développement d’oscillateurs ultrastables, dont les dimensions tiennent de l’armoire. « Les vibrations générées dans un résonateur à quartz ont la même fonction que les mouvements du pendule d’une horloge comtoise : produire des oscillations régulières qui font battre le cœur de l’horloge. » Si un résonateur à quartz réalise un million d’oscillations avant de s’arrêter, le milliard est atteint avec un résonateur cryogénique : c’est cette technologie que développe Vincent Giordano dans ses travaux.
Le quartz est ici remplacé par du corindon – un monocristal improprement appelé saphir –, dont les caractéristiques permettent d’obtenir une stabilité impressionnante du signal à une température de 6 K (- 267,15°C).
Les horloges cryogéniques sont mises au point sur commande au sein même de l’Institut FEMTO-ST, et commercialisées par FEMTO-Engineering. Si elles peuvent être employées par exemple dans l’espace pour suivre la position de satellites placés sur des orbites lointaines ou sur terre pour mesurer le mouvement des plaques tectoniques, elles sont pour l’instant essentiellement chargées de la fabrication du Temps atomique international.
Des exemplaires sont installés dans des observatoires dédiés en Angleterre, Chine, Italie, Corée du sud, et une commande est en cours pour l’Observatoire de Paris. L’Observatoire naval des États-Unis, à Washington, qui dispose des meilleures horloges du monde, a quant à lui acquis trois horloges cryogéniques made in Besançon.
