Zoom sur l’actualité 2016
Premier étalon quantique de l’ampère exact à 10-8 près
Bien que le courant électrique soit décrit à l’échelle microscopique par un flux de charges élémentaires e par seconde, la définition actuelle de l’ampère, l’unité d’intensité électrique du Système international d’unités (SI), est encore reliée à une force électromécanique exprimée en newtons. Cette définition, établie en 1948, limite l’exactitude des mesures du courant électrique, et des grandeurs qui en dérivent. Une évolution majeure, planifiée pour 2018, vise à faire bénéficier le SI de la physique moderne pour réduire les incertitudes de mesure, en fixant la valeur de certaines constantes fondamentales de la physique, dont la charge élémentaire à partir de laquelle sera défini l’ampère. En 2016, une équipe de chercheurs du Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) a réalisé un étalon quantique de courant électrique, universel et pratique, pouvant générer pour la première fois des courants, dont les intensités dans la gamme du microampère au milliampère, sont reliées à la charge élémentaire avec une incertitude relative de dix parties par milliard (soit 10-8).
Cette performance a été atteinte par la mise au point d’un circuit électrique original permettant d’appliquer, sans erreur, la loi d’Ohm aux étalons quantiques de résistance et de tension qui reposent sur l’effet Hall quantique et l’effet Josephson. Ces deux effets quantiques macroscopiques se manifestent, l’un dans des conducteurs bidimensionnels et l’autre dans des supraconducteurs, et sont reliés uniquement à deux constantes fondamentales de la physique quantique, la constante de Planck et la charge élémentaire.
Ce nouveau générateur quantique de courant améliore les incertitudes sur la traçabilité des mesures de courant de deux ordres de grandeur, par rapport à celles déclarées par les instituts nationaux de métrologie. Au-delà, il ouvre résolument la voie à une métrologie électrique fondée, à l’avenir, sur l’ingénierie des étalons quantiques.
Ces travaux et résultats récents viennent d’être publiés dans la revue scientifique de l’American Physical Society (APS), Physical Review X (PRX) : J. Brun-Picard, S. Djordjevic, D. Leprat, F. Schopfer and W. Poirier, "Practical Quantum Realization of the Ampere from the Elementary Charge", Phys. Rev. X, 6, 041051 (2016).
Ils sont également couverts par un Viewpoint "A New Era for the Ampere" dans le journal on-line Physics de l’APS.
Philippe CASSETTE, lauréat du Prix LNE de la Recherche 2016
Cette huitième édition met à l’honneur, un chercheur dont les travaux sont complexes et de portée internationale. Philippe CASSETTE, docteur en physicochimie, est distingué pour ses recherches en métrologie des rayonnements ionisants.
Créé en 2009, le Prix LNE de la Recherche, vise à récompenser les chercheurs contribuant à la réussite et à la réputation scientifique du Réseau Métrologie Française qu’il pilote et de sa propre activité de recherche.
Découvrir le parcours de Philippe CASSETTE
Lancement d'une comparaison inter laboratoire en anémométrie : appel à participation
Une comparaison est ouverte à tous les laboratoires accrédités ou non en anémométrie. Elle porte sur l’étalonnage d’un anémomètre à ultrasons de même type que celui utilisé pour les comparaisons des laboratoires nationaux au niveau d’EURAMET (EURAMET 1050) et du BIPM (CCM.FF-K3).
Détails de la comparaison et inscription
Soutenance d’habilitation à diriger des recherches (HDR) de Hichem Nouira, ingénieur R&D LNE.
Ce vendredi 7 octobre, Hichem Nouira, ingénieur de recherche du département dimensionnel du pôle Métrologie Mécanique de la DMSI, a soutenu brillamment son habilitation à diriger des recherches (HDR) devant un jury composé de professeur venant de France (CNAM, ENS Cachan, Universités de Aix-Marseille, Bourgogne, Savoie), du Canada (Ecole Polytechnique de Montréal) et du Danemark (Université Technique du Danemark). Il a présenté une synthèse des travaux qu’il a effectué depuis sa soutenance de doctorat (début 2008), et plus particulièrement ceux effectués depuis son arrivée au sein du LNE, en novembre 2008.
Deux axes de travaux ont plus précisément été abordés : le premier axe a concerné l’élaboration d’un nouvel équipements ainsi que des méthodes de séparations de défauts pour la mesure des écarts de forme (circularité et cylindricité)avec une exactitude nanométrique. Le second axe a développé l’analyse de surfaces complexes en développant des algorithmes robustes de reconstruction de surfaces à partir de nuages de points de mesures denses (> 106 points).
Vendredi 9 décembre, soutenance de thèse portant sur la mise en œuvre d’un fluxmètre gazeux et son application aux microdébits.
Frédéric BOINEAU, doctorant au LCM (Laboratoire Commun de Métrologie LNE-Cnam), soutiendra ses travaux de thèse intitulés « Applications du fluxmètre gazeux à pression constante ; caractérisation métrologique et comparaisons aux méthodes de référence pour les mesures de débit de 4 × 1012 mol/s à 4 × 107 mol/s » vendredi 9 décembre 2016.
Résumé : Cette thèse de doctorat traite de la mise au point et des applications d’un fluxmètre gazeux à pression constante, instrument de référence primaire pour la mesure de très faibles débits gazeux, couramment utilisé par les laboratoires nationaux de métrologie. Il intervient dans la traçabilité des basses pressions absolues, via la méthode d’expansion continue, et celle des fuites d’hélium, liées aux applications dans le domaine du vide. De plus, les travaux ont montré que le fluxmètre à pression constante du Laboratoire commun de métrologie (LCM) permettait le raccordement des mesures de microdébits, sous domaine de la débitmétrie. Outre les points clés de la conception et la caractérisation métrologique, les travaux portent sur l’étude de l’expansion continue ainsi que les travaux de comparaison du fluxmètre gazeux à pression constante avec les méthodes de référence employées au LCM, en particulier la méthode gravimétrique en régime dynamique.
Date et lieu de la soutenance : Vendredi 9 décembre 2016 à 10h00, au LNE 1 rue Gaston Boissier, Paris (15e).
Disparition de Bryan Kibble, concepteur et initiateur de la balance du watt
Nous avons appris la disparition de Bryan Kibble, grand chercheur dans le domaine de la métrologie électrique fondamentale : ses travaux sur la Balance du watt ont démarré en 1975, année qui l’a vu créé le concept de la Balance du watt dont il demeurera l’initiateur. Nous saluons son esprit novateur, son opiniâtreté dans ses recherches et son ouverture d’esprit et sa volonté de transmettre son savoir ; Bryan Kibble est l’auteur de plusieurs ouvrages et publications qui font autorité dans le domaine et qui témoignent de ses compétences et son expertise reconnues dans le monde entier. Laboratoires nationaux de métrologie, partenaires, collègues, regretteront qu’il ne soit pas présent lors des échanges et des travaux menés dans le cadre de la redéfinition du SI.
