Des chercheurs étudient aujourd’hui la physique quantique pour mieux comprendre le temps et peut-être, un jour, changer notre façon de voyager dans l’espace.
Et si la physique quantique nous rapprochait des étoiles ?
Nous utilisons déjà chaque jour des technologies qui reposent sur la mesure précise du temps sans le savoir. Par exemple, le GPS de votre téléphone fonctionne grâce à des signaux envoyés par des satellites situés à plus de 19 000 kilomètres au-dessus de la Terre. Chacun de ces satellites contient une horloge atomique ultraprécise.
Une horloge atomique, c’est quoi exactement ? C’est une technologie de précision qui ne mesure pas le temps avec des aiguilles ou des engrenages comme c’est le cas de l’horloge classique, mais en observant le mouvement des électrons à l’intérieur des atomes, souvent ceux du rubidium ou du strontium. Ces électrons changent de niveau d’énergie à un rythme constant et ce mouvement sert de repère pour mesurer le temps. En conséquence, une horloge atomique ne perdrait qu’une seule seconde en 10 millions d’années, alors qu’une horloge ordinaire se dérègle beaucoup plus vite.
Une nouvelle précision du temps qui change tout
Ces horloges ne servent pas uniquement pour naviguer, mais aussi pour explorer l’univers et comprendre des phénomènes scientifiques complexes, comme la matière noire et les séismes. Les recherches menées aujourd’hui visent à en améliorer la précision, en s’appuyant sur la mécanique quantique qui étudie le comportement des atomes et des particules subatomiques.
« Toutes ces horloges sont intrinsèquement quantiques », explique Vladan Vuletić, physicien au MIT. Les horloges atomiques optiques, par exemple, utilisent des atomes d’ytterbium qui oscillent à des fréquences extrêmement élevées, ce qui permet de mesurer des intervalles de temps incroyablement courts, jusqu’à 100 billionièmes de seconde. Mais cette précision les rend sensibles au « bruit » quantique qui est une sorte de fluctuation qui complique les mesures.
Pour améliorer la précision, les scientifiques ont utilisé un phénomène appelé intrication quantique. En liant les atomes entre eux, il devient possible de doubler la précision des horloges atomiques optiques. L’intrication permet à deux particules de rester connectées, même à distance, de sorte que la mesure de l’une influence instantanément l’autre.
Parallèlement, d’autres travaux sont en cours en Australie
D’autres chercheurs, en Australie, ont trouvé une méthode différente pour repousser la limite imposée par le principe d’incertitude d’Heisenberg. Ils ont réussi à mesurer simultanément la position et la vitesse d’un système quantique avec une grande précision, en se concentrant uniquement sur les petites variations et en ignorant les informations moins importantes. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour améliorer la précision des horloges atomiques et d’autres instruments quantiques.
Une nouvelle génération d’horloges, utilisant des ions fortement chargés, pourrait bientôt dépasser les performances des horloges actuelles à base de strontium et d’ytterbium. Cependant, ces horloges sont plus difficiles à mesurer directement et restent un défi pour les scientifiques.
Grâce à ces avancées, le rêve de naviguer avec précision dans l’espace lointain, et peut-être un jour vers d’autres étoiles, semble un peu plus proche de la réalité.
Source: Yahoo!News
