Des horloges atomiques ultrafroides sondent les effets quantiques sur le temps
Les scientifiques ont développé des horloges atomiques ultrafroides extrêmement précises qui pourraient détecter comment la physique quantique influence le flux du temps. En refroidissant des atomes à proximité du zéro absolu, ces dispositifs visent à mesurer des variations subtiles du temps prédites par la théorie quantique. La recherche, publiée dans Nature Communications, ouvre de nouvelles voies pour tester la physique fondamentale.
Des chercheurs de l'Université de Warwick, dirigés par le physicien Gavin Morley, ont créé des horloges atomiques ultrafroides en utilisant des atomes de strontium refroidis à seulement quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Ces horloges fonctionnent en piégeant les atomes dans des réseaux optiques et en utilisant des lasers pour suivre leurs vibrations, qui servent de mécanisme de tic-tac. La précision de ces dispositifs surpasse celle des horloges atomiques traditionnelles, leur permettant potentiellement de repérer des fluctuations quantiques dans le temps que la physique classique ne peut expliquer.
L'expérience consiste à placer deux de ces horloges côte à côte pour comparer leurs taux sur des périodes prolongées. « Si la mécanique quantique affecte le temps, nous devrions voir une petite différence entre les deux horloges », a expliqué Morley dans l'étude. La théorie quantique suggère que, à l'échelle microscopique, le temps pourrait ne pas s'écouler uniformément en raison d'effets comme la superposition et l'intrication, un phénomène non testé jusqu'à présent.
Ce travail s'appuie sur des avancées antérieures dans les horloges à réseau optique, démontrées pour la première fois au début des années 2000. La dernière itération, détaillée dans un article publié le 16 octobre 2024 dans Nature Communications, atteint une stabilité de l'ordre de 10^-18, ce qui signifie qu'elle ne gagnerait ni ne perdrait une seconde sur l'âge de l'univers. En isolant les effets quantiques du bruit environnemental, les horloges pourraient révéler des écarts prédits par les théories cherchant à unifier la mécanique quantique et la relativité générale.
Les implications s'étendent à la recherche en gravité quantique et aux technologies GPS améliorées, où même des erreurs de temps minimes peuvent s'accumuler. Cependant, des défis persistent, y compris l'adaptation de l'expérience pour détecter des variations prédites aussi petites que 10^-20 secondes. L'équipe prévoit des affinements supplémentaires pour repousser ces limites, remodelant potentiellement notre compréhension du temps au niveau quantique.
Aucune expérience antérieure n'a sondé directement la dilatation temporelle quantique de cette manière, en faisant un effort pionnier en physique expérimentale.