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L’atome de césium-133 a un noyau (avec 55 protons + 78 neutrons) et 55 électrons. L’électron le plus extérieur (dans la couche externe) a un spin (comme une petite toupie) et le noyau aussi a un spin.

\n

Ces deux spins peuvent s’orienter de deux façons :

\n\nParallèles (mêmes directions) → état d’énergie légèrement plus élevé (niveau F=4).\nAnti-parallèles (directions opposées) → état d’énergie légèrement plus bas (niveau F=3).\n\n

C’est ce qu’on appelle la structure hyperfine (un tout petit écart d’énergie entre ces deux états).

\nL’action concrète :\n\nL’atome est dans l’état « bas » (F=3).\nOn lui envoie une micro-onde (onde électromagnétique) à la fréquence exacte de 9 192 631 770 Hz.\nQuand la fréquence correspond parfaitement, l’atome absorbe l’énergie de la micro-onde.\nCela fait basculer le spin de l’électron (ou la configuration relative noyau/électron) : il passe de F=3 à F=4.\nAprès un court moment, l’atome peut retomber en émettant une micro-onde de la même fréquence.\n\n

C’est cette transition (ce saut quantique) qui définit la seconde : on compte exactement 9 192 631 770 de ces sauts (ou périodes de l’onde qui les provoque) pour faire une seconde.




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Ces deux spins peuvent s’orienter de deux façons :

\n\nParallèles (mêmes directions) → état d’énergie légèrement plus élevé (niveau F=4).\nAnti-parallèles (directions opposées) → état d’énergie légèrement plus bas (niveau F=3).\n\n

C’est ce qu’on appelle la structure hyperfine (un tout petit écart d’énergie entre ces deux états).

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