Cela ressemble à de la science-fiction, mais le temps que vous vivez entre deux événements dépend directement du chemin que vous empruntez dans l'univers. En d'autres termes, la théorie d'Einstein de la relativité restreinte postule qu'une personne voyageant dans une fusée à grande vitesse vieillirait plus lentement que les personnes de retour sur Terre.
Bien que peu de physiciens doutent qu'Einstein ait raison, il est crucial de vérifier la dilatation du temps avec la meilleure précision possible. Aujourd'hui, une équipe internationale de chercheurs, dont le lauréat du prix Nobel Theodor Hänsch, directeur de l'institut d'optique Max Planck, a fait exactement cela.
Les tests de relativité restreinte remontent à 1938. Mais une fois que nous avons commencé à aller régulièrement dans l'espace, nous avons dû apprendre à gérer quotidiennement la dilatation du temps. Les satellites GPS, par exemple, sont essentiellement des horloges en orbite. Ils voyagent à une vitesse énorme de 14 000 kilomètres par heure bien au-dessus de la surface de la Terre à une distance de 20 000 kilomètres. Donc, par rapport à une horloge atomique au sol, ils perdent environ 7 microsecondes par jour, un nombre qui doit être pris en compte pour qu'ils fonctionnent correctement.
Pour tester la dilatation du temps avec une précision beaucoup plus élevée, Benjamin Botermann de l'Université Johannes Gutenberg, Allemagne, et ses collègues ont accéléré les ions lithium à un tiers de la vitesse de la lumière. Ici, le décalage Doppler entre rapidement en jeu. Tous les ions volant vers l'observateur seront décalés vers le bleu et tous les ions s'éloignant de l'observateur seront décalés vers le rouge.
Le niveau auquel les ions subissent un décalage Doppler dépend de leur mouvement relatif par rapport à l'observateur. Mais cela ralentit également leur horloge, ce qui déplace la lumière du point de vue de l'observateur vers le rouge - un effet que vous devriez pouvoir mesurer en laboratoire.
L'équipe a donc stimulé les transitions dans les ions à l'aide de deux lasers se propageant dans des directions opposées. Ensuite, tout changement dans la fréquence d'absorption des ions dépend de l'effet Doppler, que nous pouvons facilement calculer, et du décalage vers le rouge dû à la dilatation du temps.
L'équipe a vérifié leur prédiction de dilatation temporelle à quelques parties par milliard, améliorant les limites précédentes. Les résultats ont été publiés le 16 septembre dans le journal Lettres d'examen physique.
