attojoule

Un attojoule est une unité d'énergie égale à 10−18 joules, soit un quatrillionième de joule. Le préfixe atto vient du mot danois atten, signifiant dix-huit, et désigne l'échelle 10−18. En métrologie et en mesure de précision, les attojoules décrivent les échelles d'énergie des phénomènes atomiques et subatomiques: l'énergie de liaison des paires d'électrons dans les supraconducteurs, l'énergie dissipée dans les liaisons moléculaires uniques ou le bruit thermique dans les instruments ultra-sensibles.

L'attojoule occupe une position extrême dans la mesure pratique. Pour situer, un seul photon de lumière visible transporte environ 3 attojoules d'énergie. Une molécule à température ambiante a une énergie thermique de l'ordre du picojoule, soit environ un million de fois plus. L'attojoule est donc rarement rencontré dans le travail industriel courant; il apparaît principalement dans les laboratoires de physique fondamentale, la métrologie quantique et la recherche sur les systèmes à l'échelle nanométrique. La plupart des travaux d'étalonnage, d'inspection et d'essai des matériaux opèrent à des échelles de millijoules ou plus.

Où l'attojoule est pertinent

Les attojoules deviennent pertinents lors de la mesure du transfert d'énergie dans les systèmes cryogéniques ou quantiques. En microscopie à effet tunnel, l'énergie des électrons tunnel est exprimée en attojoules. La calorimétrie de précision en recherche fondamentale, les études de points quantiques et la détection d'ondes gravitationnelles opèrent toutes à des échelles d'énergie où l'attojoule apparaît comme une unité naturelle. Les laboratoires de métrologie établissant des chaînes de traçabilité pour les étalons d'énergie doivent tenir compte du bruit et des effets systématiques à cette échelle pour atteindre les plus faibles incertitudes.

Le terme est rarement utilisé en pratique car 10−18 joules est souvent exprimé en femtoélectronvolts (feV), ce qui correspond plus naturellement aux échelles d'énergie quantiques. Un seul attojoule équivaut approximativement à 0,00624 feV. La plupart de la littérature technique en physique quantique et en nanoscience préfère la famille d'unités de l'électronvolt, laissant l'attojoule comme une unité SI formelle d'utilité pratique limitée en dehors des normes de métrologie fondamentale et des définitions d'unités de base du SI.