Le Monde selon la Physique /:physics world / 2019 march ,issue 6

Voici les faits saillants et les choix  de la Science du jour  par

 Science X Newsletter for March 13, 2019:

Spotlight Stories Headlines

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/Des chercheurs découvrent que la sérotonine peut réguler l'expression des gènes dans les neurones

.Un traitement potentiel de la fibrose kystique utilise une "prothèse moléculaire" pour la protéine de poumon manquante

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Mais mon choix personnel se porte sir un autre article

Home Physics Quantum Physics March 13, 2019

Testing the symmetry of space-time by means of atomic clock

Tester la symétrie de l'espace-temps à l'aide d'horloges atomiques

13 mars 2019, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Un laser accordable excite une résonance de bande extrêmement étroite dans un ion Yb + d'une horloge atomique. La fonction d'onde électronique de l'état excité de l'ion est marquée en jaune.

Dans sa Théorie  de la relativité restreinte , Einstein a formulé l'hypothèse selon laquelle la vitesse de la lumière est toujours la même, quelles que soient les conditions. Il se peut toutefois que, selon les modèles théoriques de la gravitation quantique, cette uniformité de l'espace-temps ne s'applique pas aux particules. Les physiciens ont testé cette hypothèse avec une première comparaison à long terme de deux horloges optiques en ytterbium au Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Avec ces horloges, dont l’erreur ne représente qu’une seconde sur dix milliards d’années, il devrait être possible de mesurer même des déviations extrêmement faibles du mouvement des électrons dans l’ytterbium. Mais les scientifiques n'ont détecté aucun changement lorsque les horloges étaient orientées différemment dans l'espace. Grâce à ce résultat, la limite actuelle pour tester la symétrie spatio-temporelle au moyen d'expériences a été considérablement améliorée d'un facteur 100. De plus, l'incertitude de mesure systématique extrêmement petite des horloges optiques d'ytterbium de moins de 4 × 10-18 a été confirmé. L'équipe composée de physiciens de PTB et de l'Université du Delaware a publié ses résultats dans le numéro actuel de Nature.

Il s’agit de l’une des expériences de physique les plus célèbres de l’histoire: dès 1887, Michelson et Morley ont démontré ce qu’Einstein a ensuite exprimé sous la forme d’une théorie. À l'aide d'un interféromètre en rotation, ils ont comparé la vitesse de la lumière sur deux axes optiques s'étendant verticalement. Le résultat de cette expérience est devenu l'une des déclarations fondamentales de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein: La vitesse de la lumière est la même dans toutes les directions de l'espace. Mais en fait , on pourrait se demander si cette symétrie de l’espace (qui porte le nom de Hendrik Antoon Lorentz) s’applique aussi au mouvement des particules matérielles. Ou existe-t-il des directions dans lesquelles ces particules se déplacent plus rapidement ou plus lentement bien que l’énergie reste la même? Les modèles théoriques de gravitation quantique prédisent une violation de la symétrie de Lorentz, particulièrement pour les hautes énergies des particules.

Une expérience a maintenant été réalisée avec deux horloges atomiques afin d’examiner cette question avec une grande précision. Les fréquences de ces horloges atomiques sont chacune contrôlée par la fréquence de résonance d'un seul ion Yb + qui est stocké dans un piège. Alors que les électrons des ions Yb + ont une distribution sphérique symétrique à l'état fondamental, ils présentent à l'état excité une fonction d'onde nettement allongée et se déplacent donc principalement dans une direction spatiale. L'orientation de la fonction d'onde est déterminée par un champ magnétique appliqué à l'intérieur de l'horloge. L'orientation du champ a été choisie approximativement à angle droit dans les deux horloges. Les horloges sont fermement montées dans un laboratoire et tournent ensemble avec la Terre une fois par jour (plus précisément: une fois toutes les 23,9345 heures) par rapport aux étoiles fixes. Si la vitesse des électrons dépendait de l'orientation dans l'espace, il en résulterait donc une différence de fréquence entre les deux horloges atomiques, qui se produirait périodiquement, parallèlement à la rotation de la Terre.

Pour pouvoir différencier clairement un tel effet des influences techniques éventuelles, les fréquences des horloges Yb + ont été comparées pendant plus de 1 000 heures. Au cours de l'expérience, aucun changement entre les deux horloges n'a été observé pour la plage de durées de période accessible allant de quelques minutes à 80 heures. Pour l'interprétation théorique et les calculs concernant la structure atomique de l'ion Yb +, l'équipe de PTB a travaillé en collaboration avec des théoriciens de l'Université du Delaware (États-Unis). Les résultats qui ont été obtenus ont permis d'améliorer considérablement les limites fixées en 2015 par les chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley avec des ions Ca + d'un facteur 100.

En moyenne sur le temps de mesure total, les deux horloges présentaient un écart de fréquence relatif inférieur à 3 × 10-18. Cela confirme l'incertitude combinée de l'horloge qui avait été estimée auparavant à 4 × 10-18. De plus, il s'agit d'une étape importante dans la caractérisation des horloges atomiques optiques à ce niveau de précision. Après seulement dix milliards d'années environ, ces horloges pourraient s'écarter d'une seconde les unes des autres.

Plus d'informations: Christian Sanner et al. Comparaison d'horloge optique pour les tests de symétrie de Lorentz. Nature (2019). DOI: 10.1038 / s41586-019-0972-2, https://www.natu

MON COMMENTAIRE :il n’existe  donc  à l’heure actuelle aucune preuve  de la  fausseté de la relativité restreinte  et de l’asymétrie de l’espace temps : il n y a pas de nord et de sud dans l’univers !