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 Neutrinos : pourrons-nous, un jour, voyager plus vite que la lumière ?

4/1/2012

سبحانك اللهم و بحمدك أشهد أن لا إله إلا أنت أستغفرك و أتوب إليك

Albert Einstein se serait-il trompé ? La célèbre équation E=MC2, qui signifie qu’un particule de masse « M » possède une énergie « E » qui est le résultat de la multiplication de « M » par le carré de la vitesse de la lumière « C » (OK c’est du charabia scientifique…), serait-elle fausse ?

Une équipe internationale de scientifiques a annoncé avoir constaté que certaines particules subatomiques se déplaçaient plus vite que la lumière, ce qui invaliderait, si cela était confirmé, l'une des lois de l'univers mises en évidence par Einstein, à savoir que cette vitesse est indépassable. Antonio Ereditato, porte-parole de l'équipe qui a fait cette stupéfiante découverte, a déclaré à Reuters que les mesures effectuées sur trois ans avaient montré que des neutrinos partis des laboratoires du CERN, près de Genève, vers le laboratoire souterrain du Gran Sasso, en Italie, étaient arrivés 60 nanosecondes plus vite que la lumière (300 000 km/s) ne l'aurait fait. "Nous avons grande confiance dans la fiabilité de nos résultats. Nous avons vérifié et revérifié, pensé à tout ce qui pourrait avoir influé sur nos relevés, mais nous n'avons rien trouvé", a-t-il expliqué. "Nous voulons maintenant que des collègues les vérifient de façon indépendante."

Si cette découverte était confirmée, elle invaliderait l'un des piliers de la relativité restreinte d'Einstein, qui stipule que la vitesse de la lumière est une "constante cosmique" et que rien, dans l'univers, ne peut se déplacer plus vite. Cette affirmation, qui a résisté à un siècle d'expériences scientifiques, est l'un des éléments-clés du "modèle standard", qui s'efforce de décrire la manière dont l'univers et tout ce qu'il contient fonctionnen


Plus vite que la lumière ? par CNRS

Qu'est ce qu'un neutrino?

Le mot atome vient du grec ancien “atomos” qui signifie “indivisible”. Sans instruments de mesure adéquats, les Grecs étaient déjà drôlement doués d’avoir postulé l’existence des atomes. Il aura fallu encore quelques milliers d’années pour qu’on s’aperçoive qu’ils ne sont pas, en fait, indivisibles. En effet, les atomes sont constitués d’électrons qui gravitent autour d’un noyau. L’électron est – pour ce qu’on en sait aujourd’hui – effectivement indivisible. Par contre, le noyau, est constitué de particules plus petites: les protons et les neutrons, eux-mêmes constitués de quarks.L’électron fait partie d’une plus grande famille de particules élémentaires, les leptons. Et les neutrinos, justement, sont une sorte de leptons. Leur existence a été postulée de manière totalement théorique, en 1930.Ce n’est qu’en 1956 qu’on a pu détecter des neutrinos pour la première fois. Depuis, ils n’ont jamais cessé d’intriguer les chercheurs. On a longtemps cru par exemple qu’ils n’avaient pas de masse. Or on sait aujourd'hui qu'ils ont en une toute petite, même si on n’arrive pas encore à la mesurer.

Comment intercepte-t-on des neutrinos?

Les neutrinos ont toutes sortes de particularités. Notamment, ils n’interagissent pas avec la matière. Ils traversent tout, rien ne les arrête. Du coup, on a pu se demander comment l’expérience du CERN a bien pu faire pour mesurer leur vitesse: on n’a pas pu les taguer. Et comment mesurer la vitesse de quelque chose qui n’interagit avec rien?(...)

Des couches photographiques sont alternées avec des feuilles de plomb, afin de détecter l’oscillation du neutrino muonique en neutrino tauique (deux des trois saveurs existantes de neutrinos). Le développement des films photographiques permet de reconstruire la topologie de l’interaction. Si certains détails vous échappent, rassurez-vous, vous n’êtes pas les seuls.

Si l’expérience se confirme, les conséquences pourraient être une remise en cause des fondements d’une partie de la théorie d’Einstein et ce serait un grand coup de masse portée à la physique. Compte tenu de ce résultat, des mesures indépendantes doivent être faites pour valider ou non ces premières mesures car une multitude de paramètres peuvent être cause d’erreur dans ce type d’expérience. Ne tirons donc pas de conclusions trop hâtives pour le moment… Si ces mesures se confirment, les scientifiques auront encore du boulot pour tout comprendre.

Une prudence qui s’explique aussi par la contradiction avec d’innombrables mesures effectuées depuis un siècle. Comme celle de l’arrivée sur Terre des neutrinos émis par une explosion d’étoile spectaculaire (la supernova de 1987) dont le temps d’arrivée ne se distinguait pas de celui des photons. Ou ces protons et électrons des accélérateurs de particules qui approchent mais n’atteignent jamais la vitesse de la lumière, quelle que soit l’énergie supplémentaire qu’on leur injecte.

Toutefois, Thibault Damour admet que si le résultat est confirmé par d’autres expériences conduites aux Etats-Unis et au Japon, cela serait «une révolution, puisqu’elle met en cause la relativité restreinte d’Einstein jusqu’alors vérifiée à la douzième décimale». Mais quelle révolution ? C’est là que cela se complique bigrement pour le non-physicien.

Quelles conséquences si les observations sont correctes?

Difficile à dire, évidemment, chacun y va de sa petite hypothèse.

 Dr Karl  un scientifique australien, éstime qu’il y a 99.9% de chance qu’il y ait une erreur dans les résultats et un 0.1% de chance que ce soit correct. Interrogé sur les conséquences qu’il envisageait si les résultats se vérifient, voici ce qu’il a raconté:

Au début du XIXe siècle, on avait cet énorme problème: en se basant sur les mathématiques et la physique de l’époque, le soleil était plus jeune que la Terre. Plus jeune! C’est fou! Les géologues disaient: “La Terre est vraiment vieille. Elle a bien plus que 6’000 ans. Elle a au moins 20 million d’années! (On sait aujourd’hui qu’elle est bien plus vieille encore que cela) Et les physiciens répliquaient: OK, nous, on connaît la taille du soleil, on connaît sa distance. S’il est fait d’une énergie comme le charbon par exemple, il se serait totalement consumé en 100’000 ans environ.” D’où l’énorme problème, puisqu’on savait qu’il égayait joyeusement la terre de ses rayons depuis au moins 20 millions d’années.” Pour régler ce problème, et comprendre comment fonctionne le soleil, il a fallu découvrir la radioactivité. La radioactivité nous a donné la physique quantique. La physique quantique nous a donné l’électronique. L’électronique nous a donné la situation qui veut que n’importe qui puisse  utiliser  un satellite pour trouver un bar à pizza le samedi soir. Sans cette découverte – la radioactivité – , on n’aurait pas d’électronique donc pas de GPS. De la même manière, si cette histoire de neutrinos devait déboucher sur une nouvelle physique, cela ouvrirait le monde à un éventail insoupçonné d’applications. Par exemple, cela pourrait être le méta-transfert instantané, d’Europe en Australie. Qui sait? On n’en sait rien… Comme les chercheurs du XIXe, nous ne savons pas encore dans quelle direction chercher, nous n’avons pas encore les bons outils.

 Pourquoi aller plus vite que la lumière permettrait-il de remonter le temps ?

C’est justement de ce genre de spéculations et d’interprétations qu’il vaut mieux se méfier. Que les auteurs de Science fiction s’amusent avec ces histoires de voyages dans le temps, OK, mais en physique, le principe de causalité aura besoin d’autre chose que cela pour être mis en cause.

Il faut bien voir que l’observation des physiciens du Gran Sasso et du Cern est très spécifique. Par exemple, non seulement les particules comme les protons et les électrons obéissent bien à la loi qui fait de la vitesse de la lumière un horizon qu’elles n’atteignent pas, mais les mesures d’astrophysique indiquent que les neutrinos de basse énergie font de même. Ainsi, en 1987, la bouffée de neutrino émise lors de l’explosion d’une étoile dans une galaxie proche (Nuage de Magellan, je ne sais plus si c’était le petit ou le grand) était arrivée en même temps que les photons. Or, sur une distance aussi grande, un écart de vitesse aurait été très visible.

En admettant que la découverte des neutrinos superluminiques soit confirmée, il semble illusoire de se demander à quoi cela pourrait bien nous servir : pour le moment,  il n'est pas d'application pratique possible. En particulier, on ne pourra pas les utiliser pour transmettre des informations plus rapidement que la lumière. Cependant, il est difficile, voire totalement impossible, de prédire les applications futures au moment d'une découverte ou de l'échafaudage d'une théorie. Alors pourquoi ne pas rêver au jour où, avec ou sans les neutrinos, nous pourrons nous déplacer plus vite que la lumière ou voyager dans le temps...




Sources:http://www.podcastscience.fm/dossiers/2011/10/27/ftl-neutrinos-plus-rapides-que-la-lumiere/

http://www.actinnovation.com/innovation-science/vitesse-lumiere-emc2-relativite-restreinte-einstein-physique-remis-en-cause-neutrinos-3153.html


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