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L'horloge de l'univers pourrait avoir des tics plus grands que ce que nous imaginons

La plus petite durée imaginable pourrait ne pas dépasser un millionième de milliardième de milliardième de milliardième de seconde. C'est selon une nouvelle théorie décrivant les implications de l'univers ayant une propriété fondamentale semblable à une horloge dont les tiques interagiraient avec nos meilleures montres atomiques.

Une telle idée pourrait aider les scientifiques à se rapprocher de faire des expériences qui éclaireraient un théorie de tout, un cadre global qui réconcilierait les deux piliers de la physique du XXe siècle – la mécanique quantique, qui examine les plus petits objets existants, et celui d'Albert Einstein relativité, qui décrit les plus massifs.

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La plupart d'entre nous ont un certain sens du temps qui passe. Mais qu'est-ce que le temps exactement?

"Nous ne savons pas", a déclaré à Live Science Martin Bojowald, un physicien de la Pennsylvania State University à University Park. "Nous savons que les choses changent et nous décrivons ce changement en termes de temps."

La physique présente deux vues contradictoires du temps, a-t-il ajouté. Un, qui découle de mécanique quantique, parle du temps comme d'un paramètre qui ne cesse de s'écouler à un rythme régulier. L'autre, dérivé de relativité, dit aux scientifiques que le temps peut se contracter et s'étendre pour deux observateurs se déplaçant à des vitesses différentes, qui ne seront pas d'accord sur l'intervalle entre les événements.

Dans la plupart des cas, cet écart n'est pas très important. Les domaines séparés décrits par la mécanique quantique et la relativité se chevauchent à peine. Mais certains objets – comme trous noirs, qui condensent une masse énorme dans un espace inconcevablement minuscule – ne peut être entièrement décrit sans une théorie de tout ce que l'on appelle la gravité quantique.

Dans certaines versions de la gravitation quantique, le temps lui-même serait quantifié, ce qui signifie qu'il serait constitué d'unités discrètes, ce qui serait la période de temps fondamentale. Ce serait comme si l'univers contenait un champ sous-jacent qui définit le taux de tick minimum pour tout ce qu'il contient, un peu comme le célèbre champ de Higgs qui donne naissance à la le boson de Higgs particule qui prête la masse d'autres particules. Mais pour cette horloge universelle, "au lieu de fournir de la masse, elle donne du temps", a expliqué Bojowald.

En modélisant une telle horloge universelle, lui et ses collègues ont pu montrer qu'elle aurait des implications pour les horloges atomiques construites par l'homme, qui utilisent l'oscillation pendulaire de certaines les atomes pour fournir nos meilleures mesures du temps. Selon ce modèle, les tics des horloges atomiques seraient parfois désynchronisés avec les tics de l'horloge universelle.

Cela limiterait la précision des mesures de temps d'une horloge atomique individuelle, ce qui signifie que deux horloges atomiques différentes pourraient éventuellement ne pas être d'accord sur le temps écoulé. Étant donné que nos meilleures horloges atomiques s'accordent les unes avec les autres et peuvent mesurer des tiques aussi petites que 10 ^ (moins19) secondes, ou un dixième de milliardième de milliardième de seconde, l'unité de temps fondamentale ne peut pas dépasser 10 ^ ( moins 33) secondes, selon l'article de l'équipe, paru le 19 juin dans le journal Lettres d'examen physique.

"Ce que j'aime le plus dans cet article, c'est la propreté du modèle", a déclaré à Live Science Esteban Castro-Ruiz, physicien quantique à l'Université Libre de Bruxelles en Belgique qui n'était pas impliqué dans le travail. "Ils obtiennent une limite réelle que vous pouvez en principe mesurer, et je trouve cela incroyable."

La recherche de ce type a tendance à être extrêmement abstraite, a-t-il ajouté, il était donc agréable de voir un résultat concret avec des conséquences observationnelles pour la gravité quantique, ce qui signifie que la théorie pourrait un jour être testée.

Tout en vérifiant qu'une telle unité de temps fondamentale existe est au-delà de nos capacités technologiques actuelles, elle est plus accessible que les propositions précédentes, comme l'heure de Planck, ont déclaré les chercheurs dans leur article. Dérivé de constantes fondamentales, le temps de Planck fixerait les plus petites graduations mesurables à 10 ^ (moins 44) secondes, soit un dix-millième de milliardième de milliardième de milliardième de milliardième de milliardième de seconde, selon Universe Today.

La question de savoir s'il y a ou non une durée inférieure au temps de Planck est à débattre, car ni la mécanique quantique ni la relativité ne peuvent expliquer ce qui se passe en dessous de cette échelle. "Cela n'a aucun sens de parler de temps au-delà de ces unités, du moins dans nos théories actuelles", a déclaré Castro-Ruiz.

Parce que l'univers lui-même a commencé comme un objet massif dans un petit espace qui s'est ensuite rapidement étendu, Bojowald a déclaré que les observations cosmologiques, telles que des mesures minutieuses de la fond de micro-ondes cosmique, une relique du Big Bang, pourrait aider à limiter la période fondamentale de temps à un niveau encore plus petit.

Publié à l'origine sur Live Science.

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