Nouvelles données physiques

Vitesse de la lumière : 299 792 458 m/s
Vitesse des neutrinos : 299 799 923 m/s

Bonsoir,

Le neutrino a été découvert il y a bien longtemps. Ce qu'on vient de découvrir, c'est une anomalie lors de l'expérience Opéra : d'après les mesures, les neutrinos sont allés plus vite que la lumière. Des nouvelles mesures sont en cours, car c'est trop gros pour qu'on l'accepte sans vérifier !

Si cela s'avérait vrai, ce ne sera pas une révolution pour autant : le dépassement de la vitesse de la lumière est infime (5 m/s de plus). Cela ne remettra en cause ni les éléments de la Relativité qui ont été prouvés par les observations, ni le modèle standard. Ce sera une correction sur la vitesse maximale atteignable et pas grand'chose de plus.

Par ailleurs, le tachyon reste théorique, puisque son existence n'a été ni déduite, ni calculée, ni prouvée ! Donc, c'est faux de dire "il y a aussi le tachyon".

Pour les conseils, je te dirais de ne pas croire n'importe-quelle source. Il faut que ce soit une info scientifique, de source scientifique sûre.

Cordialement,

Andrei

Il fut établi que cette mesure de vitesse du neutrino était erronée.

La vitesse des neutrinos muoniques mesurée dans l'expérience OPERA (un excédent de 7,4 km/s par rapport à la vitesse de la lumière) a effectivement fait polémique pendant plusieurs semaines, jusqu'à ce qu'on découvre que la mesure était erronée (mauvaise connexion d'un GPS).

On a même avancé un moment que cette vitesse excessive expliquerait "l'avance" des neutrinos sur la lumière émise par les supernovas.

Cependant, avec un écart de 7,4 km/s, cette hypothèse ne pouvait pas tenir :
Compte-tenu de la distance "astronomique" des astres, l'avance aurait été considérable.
Beaucoup plus grande que celle que nous observons dans ce cas de figure.

Si la mesure s'était avérée exacte, on aurait eu un problème (deux solutions envisageables).

La première, celle qu'Andrei a très bien argumentée, aurait consisté à "corriger" la valeur de c, attribuée actuellement à la vitesse de la lumière dans le vide.
La lumière aurait été simplement plus lente que la vitesse limite.

Cependant, corriger cette valeur de c aurait eu un impact dans les résultats des équations de la relativité où elle intervient (mesures du temps liées à un "gamma" différent qui n'aurait plus coïncidé avec les mesures actuellement corroborées par les horloges atomiques, énergies de masse révisées à la hausse, GPS..etc).
On aurait eu un gros problème !

La seconde, plus "exotique" nous aurait amenés à considérer des particules hypothétiques (tachyons) comme ayant une réalité physique.
Il faut savoir que cette particule hypothétique est mathématiquement cohérente avec la relativité restreinte.
Elle émane d'ailleurs directement de cette théorie.

Cependant, admettre l'existence de "tachyons" nous aurait posé un autre problème :

En effet, disposer d'un contrôle sur des entités capables de dépasser "c" permettrait d'enfreindre le principe de causalité qui postule (ce postulat n'a jamais été démontré, c'est un postulat, mais un postulat solide), que toute cause précède son effet.

En d'autres termes, pour une certaines classe d'observateurs, (pas tous), il serait devenu possible d'envoyer une information (neutrino) dans le passé, et de bouleverser des évènements censés s'être déjà produits !
On aurait eu, là aussi, un gros problème !

Mais tout cela était bien une erreur, même si certains y ont vu pendant un moment la perspective d'un bouleversement de la Physique.

Ce que je ne comprends pas dans l'affaire : en quoi le dépassement de la vitesse de la lumière dans le vide reviendrait à retourner vers le passé, bouleverser le lien causal, et tout le reste ?

Andrei2010 a écrit:

Ce que je ne comprends pas dans l'affaire : en quoi le dépassement de la vitesse de la lumière dans le vide reviendrait à retourner vers le passé, bouleverser le lien causal, et tout le reste ?

C'est une bonne question.
Et qui mérite une réponse approfondie.

A noter, que dans l'explication qui suit, on part de l'hypothèse que des "entités" sont capables d'aller plus vite que C.
De telles entités (appelées tachyons), n'ont pas d'existence physique à ce jour.

Notre perception familière nous ramène toujours à une vison Newtonienne, c'est pourquoi la question posée est légitime.

Je vais donc commencer par cet exemple :

D'un point de vue Newtonien, imaginons deux observateurs qui échangent des informations à l'aide de telles entités.
Prenons le cas le plus simple, où la transmission est "instantanée", pour faciliter le calcul.

Considérons une expédition martienne, avec laquelle je souhaite communiquer.

A l'aide d'un signal radio, mon message va mettre, mettons 12 minutes pour arriver à destination.
Une réponse immédiate de l'expédition martienne va mettre également 12 minutes pour me parvenir.

J'attends donc 24 minutes pour obtenir une réponse.

A l'aide d'une technologie de transmission "instantanée" (spéculative), mon message arrive instantanément à destination.
La réponse "immédiate" de l'expédition me revient également instantanément.

Bon, rien de spécial, même si cette forme de communication est "spectaculaire", il n'y a pas de bouleversement de la causalité.

Faisons la même expérience dans le cadre de la Relativité Restreinte :

Pour les besoins de l'expérience, considérons qu'il n'y a pas de mouvement relatif entre Mars et la Terre.

Que se passe-t-il ?

Exactement la même chose.
Pourtant, on a utilisé quelque chose qui va bien plus vite que la lumière.

Pour enfreindre le principe de causalité, cette condition (V > C) est nécessaire.
Mais elle n'est pas suffisante.

La deuxième condition nécessaire, est le "basculement" relatif des 2 cônes de lumière, et..dans le bon sens.
Dans le bon sens, cela signifie que les deux observateurs qui échangent des informations doivent s'éloigner l'un de l'autre, à une vitesse relativiste (inférieure à la vitesse de la lumière, mais proche de celle-ci).

Je vais prendre un autre exemple cette fois.

Revenons d'abord au cône de lumière.
Un petit schéma pour mieux comprendre :



En posant C=1, le cône (ici en 2D, est délimité par 2 droites lXl = ct (X en valeur absolue).

Ces droites représentent la vitesse de la lumière.
On constate que toutes les droites passant par O à l'intérieur du cône incluent les vitesses < C
A l'extérieur du cône, toute droite passant par O représente une vitesse > C.

A la verticale, v = 0 (vitesse nulle)
A l'horizontale , v = infinie (transmission instantanée dans l'exemple hypothétique qui nous intéresse).

L'idéal est de placer à côté de cette figure, la même figure correspondant au diagramme d'espace-temps du deuxième observateur.
On constate que, même à vitesse de transmission infinie, aucun évènement du cône futur de l'observateur A ne peut "couper" le cône passé de l'observateur B. (la limite est l'horizontale, avec v = infinie).

Maintenant, considérons les observateurs A et B s'éloignant l'un de l'autre à V = 1/10 C seulement.
Les cônes basculent, s'inclinent, et l'horizontale de tout-à-l'heure peut cette fois couper le cône passé du deuxième observateur.

Ce qui est remarquable, c'est que plus les cônes s'inclinent (plus la vitesse relative des deux observateurs tend vers c), moins la vitesse de transmission du signal a besoin d'être importante :

Elle n'a pas besoin d'être infinie si le mouvement relatif est important.
Par contre, elle devra toujours nécessairement être supérieure à C.

C'est la coordination convenable de ces deux phénomènes qui permet (ou non), selon le cas, une violation de la causalité, en affectant le cône passé du deuxième observateur.

Je passe à une application numérique.

Une transmission instantanée s'effectue entre deux évènements simultanés :

L'émission du signal au point A en x1 et sa réception au point B en x2.
Cette simultanéité est nécessairement constatée dans un certain référentiel R.

Il est établi en relativité, que ces deux évènements ne seront plus simultanés dans R' se déplaçant à V par rapport à R mais séparé par l'intervalle temporel :

Δt'= - (V/C²).(x'2-x'1)

qui peut très bien être négatif si R' se déplace dans le sens x'1 vers x'2.

Dans ce cas, la transmission remonte le temps du point de vue de R'.

On peut alors imaginer la situation suivante :

1/ En tant qu'observateur lié au référentiel terrestre R' et disposant de la technologie me permettant de d'émettre des signaux instantanés dans R', j'envoie un message instantané (donc Δt' Aller = 0) à un astronaute situé à une distance d'= 100 a.l. dans un vaisseau spatial qui s'éloigne de la Terre à V = 30.000 km/s = 1/10 C = 1/10 a.l./an.

2/ Immédiatement, l'astronaute me réexpédie mon message en utilisant la même technologie, donc Δt Retour = 0 et Δt' Retour = -10 ans en utilisant la formule de transformation rappelée plus haut.
Le temps aller-retour Δt' Aller + Δt' Retour = -10 ans, est donc négatif, autrement dit, via mon collègue astronaute, je me suis expédié un message à moi-même dans le passé.

Et si je décidais maintenant d'envoyer un autre message que celui-ci,  maintenant que j'en ai pris connaissance ?

On a ici un bel exemple de violation du principe de causalité.

Bon, alors là... je suis époustouflé. Cependant, tout ça, ça reste dans le domaine de l'expérience de pensée : nous ne sommes pas près de voyager ne serait-ce qu'à 1% de c (3 000 kms/s quand-même).

Merci pour cette brillante démonstration.

Andrei2010 a écrit:

Bon, alors là... je suis époustouflé. Cependant, tout ça, ça reste dans le domaine de l'expérience de pensée : nous ne sommes pas près de voyager ne serait-ce qu'à 1% de c (3 000 kms/s quand-même).

C'est pas tant la vitesse relative des observateurs qui pose problème.
Approcher la vitesse de la lumière pour un vaisseau spatial est physiquement possible, même si c'est complètement hors de notre portée.

Par contre, utiliser des particules relativistes pour faire la même chose serait à notre portée (dans l'hypothèse initiale).

La seule chose qui rend ce scénario impossible, c'est l'impossibilité de transmettre une information à une vitesse supérieure à celle de la lumière.

A côté de tout le reste, ça paraît être un détail, mais c'est le coeur du problème.

Trouve moi des tachyons ou l'équivalent, et je me charge de changer l'histoire, séance tenante !  

Explorer a écrit:

Trouve moi des tachyons ou l'équivalent, et je me charge de changer l'histoire, séance tenante !  

Alors là, on va faire équipe : il y a plein de trucs à réparer dans le passé...

Bon, blague à part, on peut envisager peut-être une communication instantanée grâce à la "synchronisation quantique", mais dans ce cas on ne fait pas intervenir le décalage temporel.

Andrei2010 a écrit:

Alors là, on va faire équipe : il y a plein de trucs à réparer dans le passé...

A qui tu le dis !
On pourrait même faire mieux que ça.

Andrei2010 a écrit:

Bon, blague à part, on peut envisager peut-être une communication instantanée grâce à la "synchronisation quantique", mais dans ce cas on ne fait pas intervenir le décalage temporel.

Non, malheureusement, ça ne fonctionne pas.
Il n'y a pas de communication proprement dite entre deux particules intriquées.

La détermination de l'état d'une particule entraîne immédiatement la détermination de l'autre, quelque soit la distance.
(Paradoxe EPR).
Cependant, n'ayant aucun "contrôle" sur l'état qui va être mesuré, la corrélation des mesures ne peut être faite qu'à postériori.
(on se trouve devant un fait accompli).

Il n'existe aucun moyen pour Bob de transmettre une information d'ordre quantique à Alice.

Pire, en faisant sa propre mesure, Alice est incapable de savoir si Bob a fait la sienne (et vice versa).

Si cela marchait, on aurait même pas besoin de la Relativité et de l'expérience précédente, puisque certaines expériences de Mécanique Quantique donnent même l'illusion d'avoir une influence rétroactive, ce qui n'est pas le cas.

Faut trouver autre chose  

Explorer a écrit:

Andrei2010 a écrit:

Alors là, on va faire équipe : il y a plein de trucs à réparer dans le passé...

A qui tu le dis !
On pourrait même faire mieux que ça.

Vaste programme... Éliminer Lénine, Staline, Hitler, Pol Pot (de chambre), Pinochet, Ben Laden à leur naissance : de quoi faire de nous les pires infanticides en série de toute l'histoire de l'humanité. Tous ces bébés innocents, qui auraient pu accomplir de si belles choses si nous les avions laissés vivre, hein ?

Bon, je déconne, là.

Explorer a écrit:

Andrei2010 a écrit:

Bon, blague à part, on peut envisager peut-être une communication instantanée grâce à la "synchronisation quantique", mais dans ce cas on ne fait pas intervenir le décalage temporel.

Faut trouver autre chose  

Ce n'est pas gagné d'avance...

Andrei2010 a écrit:

Vaste programme...

Je ne pensais même pas à ça.
Le simple fait de modifier un évènement passé constituerait un retour en soi..de tout l'univers
C'est un passage obligé, et il serait facile de s'en fournir la preuve à l'instant t

Explorer a écrit:

Ce n'est pas gagné d'avance...

Effectivement, s'attaquer à une barrière infranchissable de la Physique, c'est pas gagné.
Certains ont essayé de "contourner" le problème (Notamment Kip Thorne, avec les trous de ver), en prenant plutôt un raccourci (tricher, pour arriver "avant" la lumière en prenant un raccourci puisqu'on peut pas aller plus vite qu'elle, et donc gagner quand même la course avec C en définitive)

Seul problème : les trous de ver sont purement hypothétiques, et à supposer qu'ils aient un jour une existence physique, il semblerait que la nature s'oppose férocement à toute tentative de les exploiter.

Dans tout ça, un truc me chiffonne quand même !

A supposer qu'un jour, les voyages interstellaires deviennent une réalité, j'ai du mal à concevoir que les progrès de l'humanité (si elle ne s'autodétruit pas avant) seront éternellement limités au niveau communication entre différentes stations, par cette vitesse d'escargot à l'échelle cosmique !

On va bien finir par trouver une "parade"..

Bon, cet argument-là, je le reconnais, n'a rien de scientifique, pourtant, à l'échelle humaine, si on regarde seulement quelques siècles en arrière, notre ignorance était abyssale !

A notre échelle, c'était juste hier !