Le passage du temps n'est pas aussi constant qu'on pourrait le penser - la gravité le ralentit, de sorte que les horloges à la surface de la Terre tournent plus lentement que dans l'espace. Maintenant, les chercheurs ont mesuré le passage du temps à différentes vitesses à une distance d'un millimètre seulement.
L'idée que le temps est influencé par la gravité a été proposée pour la première fois par Albert Einstein en 1915 dans le cadre de sa théorie générale de la relativité.
L'espace et le temps sont inextricablement liés, et de grandes masses déforment le tissu de l'espace-temps avec leur énorme influence gravitationnelle.
Cela fait que le temps s'écoule plus lentement lorsqu'il s'approche d'une grande masse, telle qu'une planète, une étoile ou, dans le cas le plus extrême, un trou noir. Ce phénomène est connu sous le nom de dilatation du temps.
Sur Terre, la dilatation du temps signifie en fait que le temps se déplace plus rapidement à des altitudes plus élevées. Par exemple, le temps passe plus vite au sommet de l'Everest qu'au niveau de la mer.
Mais cela s'applique également à des distances plus courtes - une personne vivant dans un appartement au 10e étage vieillira plus vite qu'une personne au rez-de-chaussée, et même votre tête vieillit plus vite que vos pieds.
Bien sûr, les différences dans l'écoulement du temps à ces distances sont si petites qu'elles sont presque imperceptibles, mais elles peuvent être mesurées avec des horloges atomiques, qui gardent l'heure très précisément en utilisant le "tic-tac" fiable des atomes.
En comparant les horloges atomiques des satellites et des avions avec celles au sol, les scientifiques ont pu mesurer la dilatation du temps sur des distances allant jusqu'à des milliers de kilomètres. Mais dans une nouvelle étude, des scientifiques du JILA ont mesuré la dilatation du temps à la plus petite distance jusqu'à présent - juste un millimètre.
Pour effectuer cette mesure, l'équipe a utilisé une horloge atomique constituée d'un nuage ultrafroid de 100 000 atomes de strontium.
Ralentir le temps à la vitesse de la lumière
Pourquoi le temps ralentit-il à cause de la gravité et de la vitesse de la lumière ?
Le tic-tac de l'horloge provient des atomes qui alternent entre deux niveaux d'énergie, ce qu'ils font avec une fréquence extrêmement fiable. En contrôlant soigneusement ces états d'énergie, les scientifiques ont pu faire fonctionner tous les atomes du nuage à l'unisson parfait pendant 37 secondes, un temps record.
Dans cette horloge atomique, les atomes étaient chargés dans un réseau optique, qui les empilait en plusieurs couches minces, comme une pile de crêpes. Une fois que les atomes ont commencé à tic-tac à l'unisson, les scientifiques ont utilisé des techniques d'imagerie extrêmement précises pour mesurer le tic-tac en haut de la pile par rapport au bas.
En effet, ils ont trouvé une différence entre les deux zones due à la dilatation du temps. Le décalage de fréquence était, bien sûr, minuscule, seulement 0,00000000000000000001, mais néanmoins, il pouvait être mesuré.
Les scientifiques disent que ce travail pourrait non seulement aider à rendre les horloges atomiques 50 fois plus précises qu'elles ne le sont actuellement, mais aussi ouvrir de nouveaux outils pour explorer les mystères de la physique.
À l'heure actuelle, la force de gravité ne peut pas être expliquée en termes de physique quantique, mais être capable de mesurer son influence à des échelles de plus en plus petites pourrait révéler ses secrets et peut-être révéler le chaînon manquant entre la physique quantique et la physique classique.
Le résultat le plus important et le plus excitant est que nous pouvons potentiellement relier la physique quantique à la gravité, par exemple, en explorant la physique complexe où les particules sont réparties à différents endroits dans un espace-temps courbe, a déclaré Jun Ye, auteur principal de l'étude.
Être capable de mesurer des différences de temps à une si petite échelle pourrait nous permettre de découvrir, par exemple, que la gravité brise la cohérence quantique, ce qui pourrait être la raison pour laquelle notre monde à grande échelle est classique.
L'étude est publiée dans la revue Nature. Les scientifiques expliquent leur travail dans la vidéo ci-dessous.
2022-02-18 13:09:55
Auteur: Vitalii Babkin