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Je ne suis pas spécialement un gourou en sciences, mais je suis curieux de nature. Malheureusement je n’ai pas assez souvent le temps de faire la suscitée page, mais tout ce qui est rare est précieux. Aussi voici un excellent article passionnant de Cécile Dumas de Sciences & Avenir.fr, vous verrez qu’en bas ou en haut d’une échelle, quand on applique la théorie de la relativité générale tout est différent, surtout quand on y regarde de près avec des moyens que l’on veut modernes.

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L'horloge du musée d'Orsay, à Paris. (Plummer Doug/SUPERSTOCK/SIPA)

Une horloge posée sur une table et une autre posée plus haut sur une étagère ne font pas tic-tac au même rythme. Sur l’étagère l’influence de la gravitation est moins forte et l’horloge tourne plus vite. Cette dilatation du temps a été prédite par le physicien Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale mais elle est bien trop infime pour être décelée par nos montres. Cependant, grâce à l’extrême précision de la dernière génération d’horloges atomiques, l’effet peut être vérifié à l’échelle humaine, démontrent des chercheurs de l’Institut National des normes et des technologies aux États-Unis (NIST).

La dilation du temps a déjà été vérifiée par plusieurs expériences impliquant des horloges atomiques, l’une étant sur Terre, l’autre dans un avion. L’équipe de James Chin-Wen Chou l’a mesurée en positionnant une horloge plus haute que l’autre de seulement 33 cm. L’effet mesuré est négligeable pour l’humain –il équivaut à un écart de 90 milliardièmes de seconde en 79 ans- mais conforme à la théorie.

Les horloges les plus précises

Pour parvenir à cette mesure, les chercheurs du NIST ont mobilisé les horloges les plus précises au monde, dont l’une est détentrice d'un record de précision. Elle peut tourner pendant 3,7 milliards d’années en restant précise à la seconde près. La seconde est proche de cette performance.

Comme les horloges atomiques au césium, ces horloges dites optiques ont remplacé les microondes par le laser (ondes lumineuses) pour faire vibrer l’atome. Grâce à une fréquence plus élevée avec le laser, l’horloge optique permet d’obtenir des unités de temps encore plus petites, et donc une mesure environ 40 fois plus fine. Les horloges atomiques au césium demeurent la référence pour la mesure du temps mais devraient prochainement céder la place aux horloges optiques.

En mouvement

Chou et ses collègues ont vérifié un second effet prédit par la relativité restreinte d’Einstein. Cette fois il est lié au mouvement relatif d’un objet par rapport à un autre et prédit que le temps passe moins vite pour celui qui se déplace. Pour reproduire ce scénario, les chercheurs ont contraint l’ion aluminium de l’une des horloges, qui normalement est immobile, à osciller à une vitesse de quelques mètres par seconde, l’équivalent d’une vitesse modeste de 36 km/h. De fait, l’ion en déplacement a battu moins vite (6x10-16) la mesure du temps.

Ces expériences ne sont pas les plus précises dans leur domaine. Une autre équipe américaine incluant le Nobel de physique Steven Chu a publié en février dernier des résultats allant beaucoup plus loin dans la précision. L’expérience ACES coordonnée par des physiciens français, qui doit être menée depuis la station spatiale, promet également des données plus pointues. Ces enjeux nourrissent d’ailleurs un débat de fond entre les deux équipes (lire
Petites bisbilles entre Nobel).

Les expériences menées par les chercheurs du NIST, publiées dans la revue Science (24 septembre), ont le mérite de ramener les notions complexes liées à la relativité à des échelles palpables. Elles fournissent aussi un formidable terrain d’expérimentation pour peaufiner les nouvelles horloges optiques.


Cécile Dumas.


Source :
Sciences & Avenirs

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