Des chercheurs proposent d'utiliser de petites 'roues de la chance' faites de lumière laser pour confiner et faire tourner des atomes ou molécules extrêmement froids, testant potentiellement la théorie de la relativité d'Einstein à l'échelle quantique. Cette méthode vise à observer les effets de dilatation du temps sur des particules ultrafroides, où les propriétés quantiques peuvent être manipulées avec précision. L'approche s'appuie sur des travaux antérieurs et pourrait révéler des effets inattendus dans un cadre inexploré.
Les théories de la relativité restreinte et générale d'Albert Einstein, formulées au début des années 1900, ont montré que le temps peut se dilater pour des horloges en mouvement ou accélérées, les faisant tic-tac plus lentement que celles immobiles. Bien que ces effets aient été observés sur de grands objets, Vassilis Lembessis à l'Université King Saud en Arabie saoudite et ses collègues ont conçu une méthode pour les tester à l'échelle atomique en utilisant des atomes et molécules ultrafroids.
La proposition implique la création de 'roues de la chance optiques' avec des faisceaux laser pour confiner et faire tourner des particules dans une forme cylindrique. Cela s'appuie sur une méthode de 2007 développée par Lembessis et ses collègues pour accorder les lasers afin de contrôler le mouvement atomique. Dans le domaine ultrafroid —à seulement quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu— les propriétés quantiques et le mouvement des particules peuvent être manipulés avec précision à l'aide de lasers et de champs électromagnétiques.
Les calculs indiquent que les molécules d'azote sont des candidates appropriées. En traitant le mouvement des électrons à l'intérieur comme des tics d'une horloge interne, les chercheurs pourraient détecter des décalages de fréquence de tic-tac aussi petits qu'une partie sur 10 quadrillions, révélant une dilatation temporelle rotationnelle. Ajuster le focus du laser permettrait de contrôler la taille de la roue de la chance pour tester diverses rotations.
Patrik Öhberg à l'Université Heriot-Watt au Royaume-Uni a salué l'idée : « Il est important de vérifier et de confirmer notre compréhension des phénomènes physiques dans la nature. C'est quand nous avons une surprise, quelque chose d'inattendu, que nous devons réviser notre compréhension et obtenir une compréhension plus profonde de l'univers. Ce travail suggère une façon alternative de vérifier les systèmes relativistes avec certains avantages clairs par rapport aux configurations mécaniques. »
Aidan Arnold à l'Université de Strathclyde a ajouté que la configuration évite le besoin de vitesses impraticablement élevées : « Avec l'incroyable précision des horloges atomiques… le changement de temps 'ressenti' par les atomes de la roue de la chance devrait être perceptible. De plus, comme les atomes accélérés ne voyagent pas très loin, il y aurait amplement de temps pour mesurer ce changement. »
Les expériences avec des roues de la chance optiques restent rares, ouvrant des possibilités pour sonder l''hypothèse de l'horloge' dans des contextes quantiques. Les défis incluent empêcher les particules de se réchauffer pendant la rotation. Les résultats paraissent dans Physical Review A (DOI : 10.1103/5m6c-hfqt).