Horloge atomique en fusée....

[ALTAIR01 0]

Bonjour,

D'une part j'ai la définition de wikipédia : "Une horloge atomique est une horloge qui utilise la pérennité et l'immuabilité de la fréquence du rayonnement électromagnétique émis par un électron lors du passage d'un niveau d'énergie à un autre pour assurer l'exactitude et la stabilité du signal oscillant qu'elle produit...."

D'autre part si on met une horloge atomique au sol et une seconde dans une fusée, au retour de la fusée on constate une différence. Relativité générale, le problème classique des jumeaux.

Tout cela veut-il dire que l'on a - selon la vitesse - une variation de la fréquence du rayonnement électromagnétique émis par un électron lors du passage d'un niveau d'énergie à un autre ?

Autrement dit quel est l'impact de la vitesse au niveau atomique, pour une horloge atomique mais aussi pour les jumeaux ? Et la distorsion de l'espace temps se voit-elle au niveau atomique (en supposant que l'on ait un moyen de la voir à ce niveau) ?

Merci

Cordialement

[Ce message a été modifié par ALTAIR01 (Édité le 16-11-2014).]

[PascalD 4 385]

Bonjour,

Le "problème des jumeaux" existe déjà dans le cadre de la relativité restreinte (cadre plus simple que la relativité générale, dans lequel on décrit les trucs se déplaçant à vitesse constante, dans un espace-temps plat donc): Deux trucs se déplaçant l' un par rapport à l' autre avec une vitesse assez grande pour que l' effet soit sensible, ne seront pas d'accord sur l' écoulement du temps (et la simultanéité des événements observables).

quote:

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Tout cela veut-il dire que l'on a - selon la vitesse - une variation de la fréquence du rayonnement électromagnétique émis par un électron lors du passage d'un niveau d'énergie à un autre ?

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Oui et non.
Ce phénomène de relativité de la simultanéité est (jusqu' à preuve du contraire) valable pour n'importe quel type d'intéraction physique, pas seulement pour l' électromagnétisme. Il n' apparait que si on compare une horloge ayant voyagé avec une horloge de référence. On peut donc difficilement l' interpréter comme une simple variation de la fréquence du rayonnement électromagnétique émis par un électron qui change de niveau d' énergie.

Autrement dit, en théorie, une horloge fonctionnant selon un principe différent embarquée avec l' horloge atomique continuera d' être d'accord avec l' heure indiquée par l' horloge atomique. Mais au retour au sol, l' horloge du laboratoire sera en désaccord avec les deux horloges.

quote:

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Et la distorsion de l'espace temps se voit-elle au niveau atomique (en supposant que l'on ait un moyen de la voir à ce niveau)

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Du fait de cette distorsion, la durée de vie des particules comme les muons, émises par les rayons cosmiques depuis la haute atmosphère, avec une vitesse proche de celle de la lumière, est bien supérieure (vu du sol) à celle des mêmes particules créées en laboratoire (émises avec une vitesse de déplacement bien plus faible). Sans l' effet relativiste, les muons ne pourraient parcourir que 600m avant de se désintégrer, or on les détecte au sol.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 16-11-2014).]

[ALTAIR01 0]

OK. Merci

Donc aucune modification physique de mon horloge atomique à grande vitesse.

Mais alors, comment expliquer (physiquement parlant) la distorsion de l'espace temps ? Dire qu'il y a distorsion est un constat. Mais comment expliquer cette distorsion ?

Merci

Cordialement

[Thierry Legault 5 808]

Une saine lecture...
http://www.seuil.com/livre-9782021003529.htm

[PascalD 4 385]

Une lecture saine également : http://www.babelio.com/livres/Einstein-La-relativite/5639

Il y a eu plusieurs éditions (même texte, différents titres). Et c'est un must pour qui s'intéresse au sujet (l' auteur est assez bon vulgarisateur, et maîtrise bien son sujet )

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 17-11-2014).]

[ALTAIR01 0]

Merci de vos réponses.

Mais sur un tel sujet faut-il s'orienter vers la relativité ou vers la physique quantique ?

Cordialement

[PascalD 4 385]

La relativité.

La mécanique quantique s'occupe principalement de décrire ce qui se passe en un point de l' espace-temps. Tout ce qui est déplacement spatial ou temporel est décrit en mécanique quantique par la relativité galiléenne (mécanique quantique "tout court"), ou par la relativité restreinte (mécanique quantique des champs).

[ALTAIR01 0]

Merci

[Gordon 0]

ALTAIR01 : "Mais alors, comment expliquer (physiquement parlant) la distorsion de l'espace temps ? Dire qu'il y a distorsion est un constat. Mais comment expliquer cette distorsion ?"

La façon dont tu poses la question est trompeuse, car elle présuppose l'existence d'un objet physique, l'espace-temps, lequel serait distordu par une hypothétique cause physique...Or, ce n'est rien de tel.

La "distorsion" n'est qu'un effet relatif, perçu par comparaison d'horloges, mais ce n'est rien de physique à proprement parler (ce n'est précisément qu'une façon de parler). C'est une affaire de métrique, qui représente la "forme" (*) de l'univers (c'est à dire, grosso modo, la façon dont s'agence la substance qui le constitue), et dont les horloges (pour ce que nous percevons comme le temps) et les règles (pour ce que nous percevons comme l'espace) rendent compte par les mesures qu'elles permettent d'effectuer.

(*) La forme, en Grec, c'est l'eidos, l'idée...

[ALTAIR01 0]

Pas de modifications physiques de mes horloges + un espace temps qui n'est qu'une "idée", j'avoue que j'ai du mal à comprendre comment il peut y avoir une différence entre mes horloges sans aucune modification physique quelque part !!

Cordialement

[Gordon 0]

C'est une question de perspective...

Tentons une analogie : As-tu besoin d'invoquer une modification physique pour justifier de la différence de taille perçue entre un bâtiment en face de toi, et son jumeau situé à quelques kms ?

Ou alors, est-il besoin de supposer une cause physique à une distorsion de l'espace quand, face au large, on perçoit le ciel chargé de nuages lourds aller à l'encontre (à le toucher, semble-t-il) de l'horizon ?

[Ce message a été modifié par Gordon (Édité le 01-12-2014).]

[PascalD 4 385]

Le hic de cette analogie, c'est qu'elle est impuissante face à la fameuse expérience des horloges atomiques voyageuses ... http://en.wikipedia.org/wiki/Hafele%E2%80%93Keating_experiment

Mais (comme pour le traitement rigoureux du paradoxe des jumeaux) c'est de la relativité générale, avec matière, espace-temps courbe, accélération, trajectoires courbes. Compliqué ...
En relativité restreinte pure (c'est à dire quand tous les mouvements sont rectilignes uniformes dans un univers quasi vide) l' analogie gordonienne fonctionne parfaitement.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 01-12-2014).]

[Gordon 0]

Ce n'était qu'une analogie (tentée...), pour essayer d'illustrer qu'on peut "ralentir" des horloges ou déformer de l'espace sans nécessairement avoir à se représenter une action physique pour que cela advienne.

Je me demande si on peut trouver une analogie parlante pour l'histoire des jumeaux (ou des horloges) en RG, qui prendrait en compte la dissymétrie des points de vue. Je cherche...

[PascalD 4 385]

Il faut introduire la notion de transport parallèle d'un objet orienté, d'abord sur une surface plate, puis sur une surface courbe (une sphère par exemple), et mettre en évidence que pour une courbe fermée sur cette dernière, en général, l' orientation de l' objet lorsqu' il revient à son point de départ, n'est pas l'orientation initiale (alors qu' avec une surface plane, c'est toujours la même).

Pas évident, sans dessiner ...

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 02-12-2014).]

[Gordon 0]

Ah ben oui, tu as raison. Un ruban de Moebius (ou une bouteille de Klein), voilà une bonne analogie pour provoquer une désynchronisation sans nécessiter la "modification physique" que réclame Altaïr.

F1 et F2 (*), jumeaux plats, vivent dans le monde Gir, sur une surface à deux dimensions à la métrique particulière (disons, celle du ruban ci-avant cité). L'un des deux frères, F2, part pour un long voyage initiatique (le "grand tour", une tradition pour les plus aventureux, dans cette culture), et à son retour de longs mois plus tard, F1 ne le reconnait plus, il est revenu tout retourné de son expérience voyageuse... Et on chercherait en vain un événement physique qui lui serait advenu, et expliquant la chose...

(*) F est la première lettre de l'alphabet sans symétrie horizontale ou verticale...Donc utilisable pour cette expérience de pensée.