Ampère ne fait plus de la résistance

ampere-163x150Dans la redéfinition en cours du système international des unités de mesure (SI), l’ampère, unité de courant électrique, était rétif devant l’objectif général : relier la définition de chaque unité de base à une constante physique fondamentale.

 Des chercheurs allemands semblent avoir trouvé une solution, avec un dispositif qui mesure avec précision le courant… d’un seul électron.

Sortez vos agendas : du 18 au 20 novembre 2014 se tiendra, au palais des Congrès de Versailles, la 25e Conférence Générale des Poids et Mesures. Réunion importante – elle a lieu tous les quatre ans – puisque figure à son programme la « possible redéfinition d’un certain nombre d’unités de base du système international ».

En effet, sur les sept unités de base du système SI – la seconde, le mètre, le kilogramme, l’ampère, le kelvin, le candela et la mole – plusieurs seront sur la sellette : elles ont encore le défaut d’être définies par référence à un étalon (comme jadis le mètre étalon), et non pas de manière absolue.

L’idée est donc de redéfinir ces unités en les reliant à une valeur numérique exacte de l’une des constantes physiques fondamentales. Pour le kilogramme, par exemple, c’est la constante de Planck, et des travaux sont en cours pour redéfinir l’unité de masse. Pour l’ampère, c’est la charge élémentaire de l’électron, soit 1,602 176 487. 10-19coulomb.

D’où la question posée aux physiciens : peut-on créer un courant électrique d’un seul électron, et qui plus est le mesurer avec précision ? Avec les progrès des technologies micro puis nano électroniques, plusieurs équipes de chercheurs ont tenté de relever le défi. Et c’est un laboratoire allemand du Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), l’institut national de métrologie germanique, qui semble avoir trouvé une solution. Ses travaux lui ont valu tout récemment le prix Helmholtz, doté de 20 000 euros, l’une des récompenses les plus prestigieuses en matière de métrologie.

Le dispositif inventé au PTB est un circuit intégré (voir la photo) sur lequel sont réunis des pompes à électrons, qui délivrent des électrons un à un en suivant la cadence d’une horloge, et des détecteurs qui mesurent le courant engendré. La lenteur du « débit » – quelques douzaines d’électrons par seconde – est favorable à la précision des mesures. Et leur système est une piste sérieuse pour établir la future définition de l’ampère. La dernière date de 1948.

Thierry Lucas (usinenouvelle.com)

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