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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 ».
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