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Le quartz, le cristal qui divise le temps


Quelle heure est-il ? Pour le savoir, il suffit de regarder votre montre. Il y a d'ailleurs fort à parier qu'elle est "à quartz". Ce n'est pas un abus de langage : elle contient bien une fine lamelle de cristal de quartz. 
Le quartz, c'est une substance minérale composée d'atomes de silice. Dans le quartz, ceux-ci ne sont pas organisés n'importe comment mais rangés de manière à former des figures géométriques particulières comme des prismes hexagonaux. Un minéral dont les constituants sont ainsi ordonnés est un cristal. Du fait de cet agencement particulier, certains cristaux de quartz possèdent une propriété intéressante : la piézo-électricité. 
La piézo-électricité a été mise en évidence en 1880 par les frères Curie. Quand on les soumet à des déformations, à des pressions, les cristaux qui possèdent cette propriété voient apparaître à leur surface un courant électrique. Inversement, l'application d'une tension électrique sur ces mêmes surfaces donne lieu à une modification des dimensions des cristaux. En bref, les cristaux de quartz permettent de transformer un signal électrique en déformation mécanique et réciproquement. 
Quel est l'intérêt d'un tel phénomène ? Si on lui applique un courant électrique, le quartz se met à vibrer de façon régulière… D'où l'idée de l'utiliser en horlogerie.
Alors que se passe-t-il à l'intérieur d'une montre à quartz ? Une pile miniature, dont la durée de vie atteint plusieurs années, fournit de l'énergie électrique. Celle-ci "excite" le quartz et lui permet de vibrer avec une très grande régularité, plus de 32 000 fois par seconde. Un circuit intégré alimenté par la pile entretient ensuite les vibrations du quartz. Ce circuit envoie donc des impulsions électriques régulières. Voilà comment s'opère la division du temps. 
S'il s'agit d'une montre à affichage digital, ces impulsions électriques sont envoyées vers l'écran en rendant opaques les cristaux liquides qu'elles traversent. S'il s'agit d'une montre à affichage analogique (aiguilles), les vibrations du quartz entretiennent le fonctionnement d'un moteur pas à pas qui permet de faire tourner les aiguilles. 
Quel que soit l'affichage choisi, le système est fiable. On estime qu'une montre à quartz ne perd qu'une seconde tous les 6 ans ! Mais il y a encore plus précis : l'horloge atomique. Son principe est basé sur le fait que l'atome de césium utilisé absorbe ou émet de l'énergie à une fréquence plus précise que celle du quartz. Elle se décale de moins d'une seconde tous les 3 000 ans. 
 


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