Le grand physicien Einstein avait donc une nouvelle fois raison. La vitesse de la lumière reste à ce jour une limite infranchissable.  La théorie de la relativité générale est par conséquent toujours d’actualité.

Après avoir été surpris en septembre dernier quand des neutrinos arrivaient plus vite que la vitesse de la lumière (300 000 Km/seconde), les scientifiques du CERN ont retourné leurs vestes.

Pour faire court, après plusieurs renouvellements de l’expérience il apparaîtrait qu’un branchement défectueux d’un câble de synchronisation optique des horloges de précision serait à l’origine de cette erreur de mesure. Les derniers résultats montrent que la vitesse des fameux neutrinos reste inférieure à celle de la lumière.

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Créer quelque chose à partir de rien devrait être impossible, non ? Donc, créer de la lumière, c’est à dire des particules élémentaires appelées « photons », à partir de rien devrait également être impossible. C’est comme vouloir éclairer une pièce sans avoir d’ampoules installées dans les lustres.

Cet état de fait est sans compter sur la mécanique quantique. La mécanique quantique se base notamment sur un principe contre-intuitif : le vide n’est pas le néant qui est lui l’absence absolue, l’exact opposé de l’existence. Prenons une boîte, vidons là de ce qu’elle contient. Que reste t-il ? La boîte est vide oui, mais ce n’est pas le néant. En effet selon la mécanique quantique les champs, en particulier le champ électromagnétique, oscillent constamment et ces oscillations subsistent même si un espace est dépourvu de toute matière. Selon la théorie quantique, le vide correspond à une sorte de bouillonnement de particules virtuelles, un niveau d’énergie minimal mais absolument pas nul. Cette force dégagée a été baptisée l' »effet Casimir ». Ces particules ne subsistent généralement pas assez longtemps pour créer quoi que ce soit mais elles sont là. Elles apparaissent un bref instant avant de disparaître à nouveau.

L’idée de ces chercheurs suédois est de prendre ces particules virtuelles et de les transformer en particules réelles, créant ainsi quelque chose à partir du vide. Ainsi, ils ont réussi à obtenir des photons bien réels à partir de photons virtuels. Selon de plus anciennes théories, le passage de l’état de photon virtuel à celui de véritable particule devrait être possible si il rebondissent sur une sorte de miroir qui oscille à une vitesse proche de la vitesse de la lumière.

Impossible de créer un miroir qui oscillerait à la vitesse de la lumière donc les chercheurs ont trouvé une méthode alternative qui permet d’obtenir le même effet. Ils ont créer un miroir alternatif qui consiste en un composant électronique quantique appelé SQUID (Superconducting quantique Interference Device) extrêmement sensible aux champs magnétiques. En faisant varier des milliards de fois par seconde la direction du champ magnétique, les scientifiques ont créé une sorte de miroir vibrant à une vitesse équivalente à 25% de la vitesse de la lumière.

Ce miroir a transféré une partie de son énergie cinétique aux photons virtuels qui se sont alors matérialisés en particules bien réelles et mesurables.

Cette expérience nous permet de mieux comprendre les principes de la physique comme la fluctuation du vide, l’apparition et la disparition perpétuelle de particules virtuelles dans le vide. Ces oscillations du vide pourraient avoir un lien direct avec la fameuse énergie noire qui entraîne l’expansion accélérée de l’univers.

Sources : Chalmers University of Technology, LaRecherche

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Perplexes devant ce résultat, les physiciens ont donc reconduit l’expérience et banco ! Les neutrinos, ces petites particules subatomiques ont une nouvelle fois été mesurées à une vitesse plus élevée que la vitesse de la lumière. Ce second test confirme le premier mais ne permet de lever qu’une seule source d’erreur potentielle portant sur la longueur du faisceau de protons utilisé.

Grâce à ce nouveau type de faisceau, les chercheurs de l’accélérateur de particules du CERN ont pu mesurer le temps de vol des neutrinos plus précisément en les prenant un par un. Malgré cela, la conclusion de l’expérience de septembre n’est en rien changée. Les neutrinos semblent toujours arriver plus vite que la lumière.

De nouvelles expériences complémentaires doivent encore être réalisées pour confirmer ou infirmer cette anomalie dans le temps de vol de neutrinos. Les temps de vol étant infiniment petits, les dispositifs de mesure doivent être vérifiés et revérifiés.

L’histoire ne nous dit pas encore quelles nouvelles portes seront ouvertes si, à l’issu de ce processus, l’expérience se confirme définitivement c’est à dire si les neutrinos vont réellement plus vite que la vitesse de la lumière…

Communiqué du CERN sur l’expérience OPERA
Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam (PDF)

Update juin 2012 : Einstein avait raison ! Les neutrinos ne vont pas plus vite que la vitesse de la lumière !

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Albert Einstein se serait-il trompé ? La célèbre équation E=MC^2, 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 ?

Dans la nuit du 22 au 23 septembre dernier, les chercheurs du projet OPERA ont rapporté une anomalie dans le temps de vol de neutrinos (des particules élémentaires) lors de l’observation d’un faisceau de ces derniers généré par l’accélérateur de particule du CERN à Genève. Dans cette expérience, des neutrinos ont été envoyés depuis l’accélérateur de particules du CERN jusqu’au labo de Gran Sasso en Italie.  Le faisceau de  neutrinos a été dirigé vers un détecteur souterrain à quelques 730 km de distance. Les mesures très précises, de l’ordre de la nanoseconde, réalisées sur place, ont révélé que les neutrinos ont parcouru cette distance à une vitesse supérieure de 6 km/h de celle de la lumière. Autrement dit, dans cette course, les neutrinos mettent 20 mètres d’avance à la lumière (photons). Les résultats du CERN et du CNRS sont l’aboutissement de 3 ans de travail et de l’observation de plus de 15.000 neutrinos.

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.

Pour expliquer le fait que les neutrinos de cette expérience aient pu dépasser la vitesse de la lumière, Jacques Martino (CNRS), émet une hypothèse intéressante : « Peut-être le neutrino va-t-il à la vitesse de la lumière mais, au lieu de prendre le chemin normal, il triche et prend un raccourci, en plongeant par exemple dans les autres dimensions… », c’est à dire une 5^ème après les 3 dimensions de l’espace et le temps.  Parallèlement à cela, les spéculations les plus folles comme remonter dans le temps pour expliquer et comprendre le Big Bang reviennent à l’ordre du jour.

Affaire à suivre…

Plus d’information : Communiqué de presse du CERN

Update juin 2012 : Einstein avait raison ! Les neutrinos ne vont pas plus vite que la vitesse de la lumière !

Source LeParisien

Image à la une Laboratoire Leprince-Ringuet

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