TEmps et Physique

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 Bien que la nature et la dynamique du temps constituent l’une des plus grandes énigmes de la physique moderne, le consensus actuel s’accorde sur le fait que la direction de la flèche du temps (du passé vers le futur) est dictée par l’entropie ; c’est-à-dire l’augmentation progressive du désordre.

 Cependant, l’entropie pourrait en réalité être une conséquence de la dynamique du temps, plutôt que sa cause.

 C’est l’hypothèse avancée par la physicienne Joan Vaccaro, proposant que des dilatations temporelles à l’échelle quantique, dues à des violations de la symétrie temporelle T, seraient responsables de la dynamique temporelle que nous observons aujourd’hui.

 Des physiciens ont donc décidé de tester expérimentalement cette idée dans un réacteur nucléaire.

Il y a quelques années, la physicienne australienne Joan Vaccaro a proposé une nouvelle théorie quantique du temps, et maintenant, une équipe envisage de tester l’hypothèse en recherchant des signes de dilatation du temps dans un réacteur nucléaire.

 La « flèche du temps » pointe du passé vers le futur, mais la physique a du mal à expliquer pourquoi elle favorise une direction par rapport à l’autre.

 L’explication la plus largement acceptée de cette asymétrie est couverte par la deuxième loi de la thermodynamique, qui indique que le temps a tendance à s’écouler dans le sens de l’augmentation de l’entropie.

Mais selon la théorie quantique du temps de Vaccaro, l’entropie est davantage un symptôme de l’écoulement du temps que sa cause profonde.

 Elle utilise l’analogie d’un arbre dans le vent : alors que les feuilles (entropie) peuvent sembler secouer l’arbre, elles ne sont pas responsables du mouvement elles-mêmes, mais sont le résultat d’une autre force (vent).

 Dans cette nouvelle théorie, le « vent » est créé par des violations de symétrie d’inversion de temps (violations de la symétrie T).

Dynamique temporelle : elle serait issue de violations temporelles à l’échelle quantique

La physique considère l’espace et le temps comme interconnectés dans l’espace-temps.

 Mais la nature semble traiter les deux différemment. 

Par expérience, nous savons, par exemple, que les objets sont localisés dans l’espace — un livre, un arbre ou une personne en particulier ne peut être trouvé qu’à un endroit spécifique.

 Pourtant, ce n’est pas le cas pour le temps — ce même livre, arbre ou personne, peut être trouvé à plusieurs reprises. 

Parce que l’espace-temps est une seule entité, théoriquement les objets localisés dans l’espace devraient également être localisés dans le temps, entrant et sortant de l’existence.

De toute évidence, ce n’est pas notre expérience avec l’Univers et cela va à l’encontre des lois du mouvement et de la conservation de la masse. 

Mais, les violations de la symétrie T empêchent la matière de rester localisée dans le temps, propose Vaccaro.

 En raison de ces violations, les objets n’apparaissent et disparaissent pas au hasard, ils existent en permanence.

 Ce que nous appelons les lois du mouvement et de la conservation de la masse sont plutôt des symptômes de ces violations de la symétrie T.

Vaccaro avance que quelque chose à l’échelle quantique crée des violations locales de symétrie T, et si suffisamment d’entre elles se produisent, cela pourrait commencer à avoir un effet plus large à l’échelle macroscopique, produisant la dynamique temporelle que nous observons.

 La théorie quantique du temps de Vaccaro s’éloigne de manière importante de la physique actuellement acceptée, et elle admet librement qu’elle est controversée et peut très bien être fausse.

 Mais surtout, comme toute bonne hypothèse, il existe un moyen de la tester expérimentalement.

Des physi­ciens austra­liens mènent des recherches pour mettre en évidence une dila­ta­tion du temps aux abords d’un réac­teur nucléaire. Si leurs expé­riences sont concluantes, ce pour­rait être la preuve d’une théo­rie quan­tique du temps qui boule­ver­sera les lois fonda­men­tales de nos modèles physiques, comme la conser­va­tion de la masse, rappor­tait New Atlas le 3 février.

La « flèche du temps » pointe du passé vers le futur, mais la physique a du mal à expliquer pourquoi elle favo­rise cette direc­tion. L’ex­pli­ca­tion la plus large­ment accep­tée de cette asymé­trie vient de la deuxième loi de la ther­mo­dy­na­mique. Elle stipule que le temps a tendance à s’écou­ler dans le sens d’une entro­pie accrue, donc une augmen­ta­tion du désordre dans le système. Mais selon la théo­rie quan­tique du temps de la physi­cienne Joan Vaccaro, l’en­tro­pie est davan­tage un symp­tôme de l’écou­le­ment du temps que sa cause profonde. Les chan­ge­ments ne sont pas une carac­té­ris­tique intrin­sèque de la nature, mais plutôt une rupture fonda­men­tale dans la symé­trie d’in­ver­sion du temps, appe­lée « viola­tion T ».

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Pour obte­nir des résul­tats, les scien­ti­fiques austra­liens veulent utili­ser la présence d’an­ti­neu­tri­nos, des parti­cules subato­miques qui présentent une viola­tion T. Et les réac­teurs nucléaires en produisent de vastes flux. Une horloge atomique placée près du cœur d’un réac­teur devrait donc perdre sa synchro­ni­sa­tion avec une horloge plus éloi­gnée. Une diffé­rence de temps écoulé sera donc obser­vable entre les deux horloges placées à des distances inégales du cœur du réac­teur.

« La raison de cet effet est de nature pure­ment quan­tique et résulte de la viola­tion T des anti­neu­tri­nos émis par le cœur du réac­teur, d’où l’ef­fet de ralen­tis­se­ment tempo­rel plus impor­tant au plus près du cœur », explique le profes­seur Vaccaro. Pour Erik Streed, profes­seur à la Grif­fith Univer­sity, le résul­tat de cette expé­rience est moins évident. « Il serait en effet très surpre­nant que les neutri­nos inter­agissent avec la matière sur la base du temps plutôt que simple­ment de la faible force nucléaire. »

L’ex­pé­ri­men­ta­tion a été accep­tée par le centre austra­lien de diffu­sion des neutrons. Les cher­cheurs se sont donc rendus à l’ANSTO pour instal­ler deux stations de chro­no­mé­trage dotées d’hor­loges atomiques à proxi­mité du réac­teur, où ils collec­te­ront des données pendant six mois. Les horloges atomiques utili­sées dans des tests de physique fonda­men­tale peuvent détec­ter de minus­cules effets à l’échelle quan­tique en raison de leur préci­sion excep­tion­nelle.

Source : New Atlas