Recommandation 1 du 91^e CIPM (2002)

Révision de la mise en pratique de la définition du mètre

Le Comité international des poids et mesures,

rappelant

• qu’en 1983 la 17^e Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a adopté une nouvelle définition du mètre,

• qu’à la même date la Conférence générale a invité le Comité international des poids et mesures (CIPM)
  • à établir des instructions pour la réalisation pratique de la nouvelle définition du mètre (la mise en pratique),
  • à choisir des radiations qui puissent être recommandées comme étalons de longueur d'onde pour la mesure interférentielle des longueurs et à établir des instructions pour leur emploi,
  • à poursuivre les études entreprises pour améliorer ces étalons et à compléter ou réviser par la suite ces instruction,
• qu’en réponse à cette invitation le CIPM a adopté la Recommandation 1 (CI-1983) (mise en pratique de la définition du mètre) avec pour effet
  • que le mètre soit réalisé par l’une des méthodes suivantes :
    1. au moyen de la longueur l du trajet parcouru dans le vide par une onde électromagnétique plane pendant la durée t ; cette longueur est obtenue à partir de la mesure de la durée t, en utilisant la relation l = c₀ · t et la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide c₀ = 299 792 458 m/s,
    2. au moyen de la longueur d’onde dans le vide l d’une onde électromagnétique plane de fréquence f ; cette longueur d’onde est obtenue à partir de la mesure de la fréquence f, en utilisant la relation λ = c₀ / f et la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide c₀ = 299 792 458 m/s,
    3. au moyen de l’une des radiations de la liste ci-dessous, radiations pour lesquelles on peut utiliser la valeur donnée de la longueur d’onde dans le vide ou de la fréquence, avec l’incertitude indiquée, pourvu que l’on observe les conditions spécifiées et le mode opératoire reconnu comme approprié ;
  • que dans tous les cas les corrections nécessaires soient appliquées pour tenir compte des conditions réelles telles que diffraction, gravitation ou imperfection du vide ;
  • que dans le contexte de la relativité générale, le mètre est considéré comme une unité de longueur propre. Sa définition s’applique donc seulement dans un domaine spatial suffisamment petit, pour lequel les effets de la non-uniformité du champ gravitationnel peuvent être ignorés (notons, qu’à la surface de la Terre, cet effet est d’environ 1 × 10^–16 par mètre d’altitude en valeur relative). Dans ce cas, les seuls effets à prendre en compte sont ceux de la relativité restreinte. Les méthodes locales, préconisées en b) et c) pour réaliser le mètre, fournissent le mètre propre, mais la méthode préconisée en a) ne le permet pas nécessairement. La méthode préconisée en a) devrait donc être restreinte aux longueurs l suffisamment courtes pour que les effets prévus par la relativité générale soient négligeables par rapport aux incertitudes de mesure. Si ce n’est pas le cas, il convient de se référer au rapport du Groupe de travail du Comité consultatif du temps et des fréquences (CCTF) sur l’application de la relativité générale à la métrologie pour l’interprétation des mesures (Application of general relativity to metrology, Metrologia, 1997, 34, 261-290),
• que le CIPM avait recommandé une liste de radiations à cet effet ;

rappelant aussi qu’en 1992 et en 1997 le CIPM a révisé la mise en pratique de la définition du mètre ;

considérant

• que la science et les techniques continuent à exiger une meilleure exactitude dans la réalisation du mètre ;
• que, depuis 1997, les travaux effectués dans les laboratoires nationaux, au BIPM et dans d’autres laboratoires ont permis d’identifier de nouvelles radiations et des méthodes pour leur mise en œuvre qui conduisent à de plus faibles incertitudes
• que l’on s’oriente de plus en plus vers des fréquences optiques pour les activités liées au temps, et que l’on continue à élargir le domaine d’application des radiations recommandées dans la mise en pratique, non seulement à la métrologie dimensionnelle et à la réalisation du mètre, mais aussi à la spectroscopie de haute résolution, à la physique atomique et moléculaire, aux constantes fondamentales et aux télécommunications ;
• que l’on dispose maintenant d’un certain nombre de nouvelles valeurs plus exactes de l’incertitude des fréquences de radiations d’atomes et d’ions refroidis très stables déjà mentionnées dans la liste de radiations recommandées, que la valeur de la fréquence de la radiation de plusieurs espèces d’atomes et d’ions refroidis a aussi été mesurée récemment, et que de nouvelles valeurs améliorées, et présentant des incertitudes réduites de manière significative, d’un certain nombre d’étalons de fréquence optique fondés sur des cuves à gaz ont été déterminées, y compris dans le domaine des longueurs d’ondes pour les télécommunications optiques ;
• que les nouvelles techniques de peigne à impulsions femtosecondes ont un intérêt manifeste pour relier la fréquence des étalons de fréquence optique très stables à celle des étalons de fréquence utilisés pour la réalisation de la seconde du Système international d’unités (SI), que ces techniques de mesure sont un moyen commode pour assurer la traçabilité au SI et peuvent fournir aussi bien des sources de fréquence que des techniques de mesure ;

reconnaît que les techniques de peigne arrivent au moment opportun et sont appropriées, et recommande de poursuivre les recherches pour étudier leurs possibilités ;

accueille favorablement les essais de validation en cours des techniques de peigne effectués par comparaison avec les autres techniques de chaînes de fréquence

encourage es laboratoires nationaux de métrologie et les autres laboratoires à poursuivre les études sur les techniques de peigne au plus haut niveau d’exactitude possible et à rechercher la simplicité pour encourager leur mise en pratique la plus étendue ;

recommande

• que la liste des radiations recommandées donnée par le CIPM en 1997 (Recommandation 1 (CI-1997)) soit remplacée par la liste de radiations ci-dessous*, qui inclut ;
  • des valeurs mises à jour de la fréquence des atomes de calcium et d’hydrogène refroidis et de l’ion piégé de strontium,
  • la valeur de la fréquence de nouvelles espèces d’ions refroidis, y compris de l’ion piégé de Hg⁺, de l'ion piégé d'In⁺, et de l'ion piégé d'Yb⁺,
  • des valeurs mises à jour de la fréquence de lasers asservis sur le rubidium, de lasers à grenat d’yttrium-aluminium dopé au néodyme (Nd:YAG) et de lasers à hélium-néon (He-Ne) asservis sur l’iode, de lasers à hélium-néon asservis sur le méthane, et de lasers à dioxyde de carbone asservis sur le tétroxyde d’osmium à 10 μm,
  • des valeurs de la fréquence d’étalons pour les télécommunications optiques, y compris les lasers asservis sur le rubidium et l’acétylène.

DOI : 10.59161/CIPM2002REC1F

NOTE

** La liste des radiations recommandées, Recommandation 1 (CI-2002), figure dans les PV, 70, 197-204 et dansMetrologia, 2003, 40, 104-115.