Sur le problème d’avoir une horloge beaucoup, beaucoup trop précise

Horloge-atomique-R Monde

Dans le sous-sol d’un laboratoire (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) à l’Université du Colorado à Boulder, des chercheurs ont construit l’horloge atomique la plus précise du monde, elle peut garder l’heure exacte pendant 5 milliards d’années. Mais l’horloge est si précise qu’elle rencontre un problème. Le temps ne passe pas au même rythme partout dans le cosmos, ou même sur la surface de la Terre. 

À première vue (image ci-dessous), l’horloge ressemble à un grand bric-à-brac, étaler sur une grande table au milieu d’un enchevêtrement de câbles enveloppés dans du papier d’aluminium et maintenus par des pinces liantes. Au cœur de l’appareil (image d’entête) des atomes de strontium, en suspension dans des faisceaux laser, vibrent à une fréquence ultrarapide.

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Cependant, l’horloge est si sensible qu’elle présente aux chercheurs un problème sans précédent.

À l’heure actuelle, sur le sommet du mont Everest (8848 m), le temps passe un peu plus vite que dans la Vallée de la Mort en Californie (85,5 mètres sous le niveau de la mer à son point le plus bas). En effet, la vitesse à laquelle le temps passe dépend de la force de gravité. Einstein lui-même a découvert cette dépendance dans le cadre de sa théorie de la relativité et il existe un réel effet.

La nature relative du temps n’est pas seulement quelque chose qui est observé dans les extrêmes. Si vous prenez une horloge sur le sol et que vous l’accrochez sur le mur, et bien selon Jun Ye, du Joint Institute for Laboratory Astrophysics et qui a participé à la construction de cette horloge, "le temps s’accélèrera d’environ une partie dans 10 ^16." Ce n’est rien et ce n’est pas l’effet de la gravité sur la mécanique de l’horloge. Le temps lui-même circule plus rapidement sur ​​le mur que sur le sol. Ces différences n’avaient pas une réelle importance jusqu’à présent mais cette nouvelle horloge est si sensible, que de petits changements dans la hauteur ont une grande importance. Selon Ye, soulevez-la, juste de quelques centimètres, "et vous allez commencer à voir la différence."

C’est un problème, parce que pour utiliser réellement le temps, vous avez besoin d’horloges différentes pour s’accorder du moment.

Pensez-y : si je dis, "Rendez-vous à 03h30," nous utilisons nos montres. Mais imaginez un monde où votre montre commence à tiquer plus rapidement, parce que vous travaillez sur le plancher au-dessus de moi. Votre 3h30 arrive plus tôt que le mien et nous manquons notre rendez-vous.

Même de petites variations dans la croute terrestre peuvent l’influencer, même posées sans bouger. Même si deux d’entre elles sont synchronisées, leurs différents taux de tic-tac signifient qu’elles vont bientôt être désynchronisées. Elles ne seront jamais d’accord.
L’heure actuelle dans le monde est coordonnée entre des horloges atomiques sur toute la planète. Mais cela ne peut se faire avec la nouvelle horloge.

A ce niveau, le maintien de l’échelle du temps absolu sur la terre se transforme en un cauchemar.

A consulter : “Le satellite GOCE révèle que notre planète ressemble à une pomme de Terre” et  “L’inégale répartition de la gravité terrestre ou comment votre chute sera plus rapide en Arctique”.

Cependant,  cette nouvelle génération d’horloges pourrait servir de dispositifs permettant, par exemple, de détecter les changements dans la gravité permettant ainsi aux scientifiques de cartographier l’intérieur de notre planète ou de détecter les ondes gravitationnelles de trous noirs.

Publication sur le site de Jun Ye : An optical lattice clock with accuracy and stability at the 10−18 level annoncée sur  le site du Joint Institute for Laboratory Astrophysics : New Clock May End Time As We Know It, via le site de la NPR.

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7 Réponses à “Sur le problème d’avoir une horloge beaucoup, beaucoup trop précise”

  1. Neo88
    8 novembre 2014 at 9 h 44 min #

    Bonjour les guruphiles :), encore un article passionnant.

    J’ai toujours été fasciné par le fait que le temps soit décrit comme relatif et dépendant de la force de gravité, ce qui semble complètement contre intuitif…

    Mais j’ai du mal à comprendre comment cela peut être vérifié. Exemple : deux horloges atomiques A et B par terre, on soulève l’horloge A et on remarque que les atomes de strontium vibrent à une fréquence différente que ceux de l’horloge B.

    Donc on conclue que le temps passe plus vite pour l’horloge B ? Mais si on résonne comme ça on à juste remarqué que la gravité influence la fréquence vibratoire du strontium. Comment les chercheurs s’y prennent ils pour détecter un changement d’écoulement du temps ?

    C’est écrit dans l’article « ce n’est pas l’effet de la gravité sur la mécanique de l’horloge. » mais qu’entend ton pas mécanique ici ? les « pièces » constituants de l’horloge, ou alors la « mécanique » dans le sens système de comptage du temps (vibration des atomes….)

  2. Neo88
    8 novembre 2014 at 9 h 46 min #

    Petite erreur, si j’ai bien compris le temps passe plus vite pour l’horloge A 🙂

  3. DarKnuT
    11 novembre 2014 at 2 h 27 min #

    Tu pars d’un mauvais paradigme :

    on n’en « conclut » pas que le temps passe plus vite pour l’une que pour l’autre.
    On « voit » seulement qu’un décalage se crée entre les 2 horloges.
    La gravitation étant liée au temps (et inversement), on sait déjà, d’après Einstein, que le décalage se crée à cause de l’effet de gravitation.
    Ils ont précisé « ce n’est pas l’effet de la gravité sur la mécanique de l’horloge » pour dire que ce n’est pas un problème de fonctionnement interne du à la gravitation.

    Étrangement, ce n’est pas si contre-intuitif que ça : imagine seulement que la gravitation « écrase » la règle qui mesure le temps qui passe (comme une règle qui mesure les centimètres).
    Au sein de cette règle, une seconde est toujours une seconde.
    Mais « relativement » à une règle moins écrasée, cette seconde parait plus courte.
    La règle est la même, avec les mêmes propriétés, mais dans un espace-temps plus contracté. Tout est une question de point de vue, de « relativité ».

    Cette expérience montre qu’avec une précision proche de l’infini, il est quasi improbable de trouver 2 points de l’espace où le temps s’écoule réellement à la même vitesse. Difficile en conséquence de donner un temps « absolu » pour la Terre entière !

  4. Crocosaure
    16 novembre 2014 at 12 h 52 min #

    Donc le temps n’existe pas vraiment ?…

  5. Toinou
    23 novembre 2014 at 0 h 23 min #

    Le temps est mesurable, observable et est une dimension réel. Ce n’est pas une notion imaginaire créé par l’homme pour ses besoins. Le fait est qu’il est influence par la gravité, donc il varie avec cette dernière d’où le principe de relativité

    • Crocosaure
      12 janvier 2015 at 21 h 43 min #

      Existe-il une particule indivisible de temps, un atome chronique ? De quelle façon le temps se laisse observer en dehors des saisons qui passent ? Est-ce une constante ou une variable de l’Univers ? Toutes ces questions ne sont que très naïves, je le sais mais je n’arrive pas à trouver une définition probante du temps. S’agit-il du mouvement ? Ou quelque chose de totalement abstrait ?

      • Bakkare
        26 janvier 2015 at 23 h 08 min #

        Pour te faciliter la tâche : on en sait rien. Toutes les (tentatives de) définitions du temps reprennent le principe de temps, donc pour le moment on ne sait simplement pas le définir ^^’

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