Un nouveau standard de longueur vient peut-être de voir le jour. Mesurant 0,086 millionième de millimètre (0,086 nanomètre), il correspond à la longueur d'onde des photons émis par le noyau d'un atome de fer. Au dire de ses inventeurs allemands et américains, il pourrait rapidement supplanter les autres standards utilisés actuellement pour étudier la structure de la matière. Défini comme la distance parcourue dans le vide par la lumière d'un laser hélium-néon en 1/299 792 458 seconde, le mètre est la reine des unités de mesure de la longueur. Malheureusement, la longueur d'onde de cette lumière est trop grande pour pouvoir être utilisée comme standard dans le monde de l'infiniment petit. C'est pourquoi les scientifiques qui souhaitent évaluer des dimensions de l'ordre de l'atome s'appuient plutôt sur la maille de réseau d'un cristal de silicium, à savoir l'espacement entre les atomes. Aujourd'hui, cette constante est de 0,543102088 nanomètre, avec une incertitude relative de 0,029 parts par million (ppm). Seul bémol : son extrême sensibilité à la température et à la pression ambiantes et la nécessité d'avoir un cristal d'une pureté irréprochable. Autant dire que la reproduction de cet étalon en laboratoire est loin d'être une sinécure. Se basant sur les travaux réalisés par Bearden en 1965, les physiciens de l'université de Hambourg (Allemagne), de l'Office fédéral physico-technique (Allemagne) et du Laboratoire national Argonne (Etats-Unis) ont tenté de déterminer un nouveau standard plus simple à manipuler. Les noyaux des atomes radioactifs d'un cristal émettent des photons gamma dotés d'énergies bien définies ; c'est l'effet Mössbauer. Or, ce phénomène peut être amplifié en plaçant les atomes dans un faisceau de rayons X. En utilisant le synchrotron allemand Desy et l'Advanced Photon Source d'Argonne comme sources de rayons X et une feuille de fer 57 comme cible, les scientifiques sont parvenus à mesurer une longueur d'onde de la radiation de Mössbauer, pour ce matériau, de 0,086025474 nanomètre, avec une incertitude relative de 0,19 ppm. "Cette longueur d'onde est facilement reproductible avec une précision de l'ordre du centième de milliardième sans précaution particulière concernant la température, la pression ou la composition chimique de l'environnement dans lequel est placé le noyau," indiquent les auteurs des travaux publiés dans Physical Review Letters. L'avantage de ce nouveau standard saute aux yeux et gageons qu'il devienne bientôt le mètre de l'infiniment petit.
Infosciences :
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