Rien ne peut être plus rapide que la lumière. C’est une règle de physique tissée dans le tissu de la théorie de la relativité restreinte d’Einstein. Plus quelque chose va vite, plus la perspective figée dans le temps est proche de l’arrêt.
Allez plus vite, et vous rencontrerez des problèmes avec le temps d’inversion, dérangeant les notions de causalité.
Mais des chercheurs de l’Université de Varsovie en Pologne et de l’Université nationale de Singapour ont maintenant repoussé les limites de la relativité pour proposer un système qui ne contredit pas la physique actuelle et pourrait ouvrir la voie à de nouvelles théories.
Ce qu’ils ont trouvé est une « extension relativité restreinte« qui combine trois dimensions de temps et une dimension d’espace (« 1 + 3 espace-temps »), contrairement aux trois dimensions spatiales et une dimension de temps auxquelles nous sommes tous habitués.
Plutôt que de créer des contradictions logiques majeures, cette nouvelle étude ajoute plus de preuves pour soutenir l’idée que les objets peuvent être capables de se déplacer plus vite que la lumière sans enfreindre complètement les lois existantes de la physique.
« Il n’y a aucune raison fondamentale pour laquelle les observateurs se déplaçant par rapport aux systèmes physiques décrits à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière ne devraient pas y être soumis. » dit le physicien Andrei Dragande l’Université de Varsovie en Pologne.
Cette nouvelle étude est basée sur emploi précédent par certains des mêmes chercheurs qui postulent que les perspectives ultralumineuses peuvent aider à connecter la mécanique quantique à la mécanique d’Einstein La théorie restreinte de la relativité Deux branches de la physique qui ne peuvent actuellement pas être réconciliées en une seule théorie complète qui décrit la gravité de la même manière que nous expliquons les autres forces.
Les particules ne peuvent plus être modélisées comme des objets ponctuels dans ce cadre, comme elles le peuvent dans la perspective tridimensionnelle (plus temporelle) plus banale de l’univers.
Au lieu de cela, pour comprendre ce que les observateurs pourraient voir et comment une particule superlumineuse pourrait se comporter, nous devons nous tourner vers les types de théories des champs qui sous-tendent la physique quantique.
Sur la base de ce nouveau modèle, les objets ultralumineux ressembleraient à une particule se dilatant comme une bulle dans l’espace – un peu comme une onde à travers un champ. D’autre part, un corps à grande vitesse connaîtra plusieurs échelles de temps différentes.
Cependant, la vitesse de la lumière dans le vide restera constante même pour les observateurs voyageant plus vite qu’elle, ce qui maintient l’un des principes de base d’Einstein – un principe auquel on ne pensait auparavant que par rapport aux observateurs voyageant plus lentement que la vitesse de la lumière. (comme nous tous).
« Cette nouvelle définition maintient l’hypothèse d’Einstein sur la constance de la vitesse de la lumière dans le vide, même pour les super-observateurs. » Dragan dit.
« Donc, notre ratio spécial étendu ne ressemble pas à une idée particulièrement extravagante. »
Cependant, les chercheurs reconnaissent que le passage à un modèle d’espace-temps 1+3 soulève de nouvelles questions, même s’il en répond à d’autres. Ils suggèrent qu’il est nécessaire d’étendre la théorie de la relativité restreinte pour incorporer des cadres de référence plus rapides que la lumière.
Cela peut inclure des emprunts auprès de Théorie quantique des champs: une combinaison de concepts issus de la relativité restreinte, de la mécanique quantique et de la théorie classique des champs (qui vise à prédire comment les champs physiques interagissent les uns avec les autres).
Si les physiciens ont raison, les particules de l’univers auraient toutes des propriétés inhabituelles en relativité restreinte étendue.
L’une des questions soulevées par la recherche est de savoir si nous pourrons ou non observer ce comportement prolongé – mais y répondre prendra beaucoup de temps et beaucoup de scientifiques.
« La découverte expérimentale abstraite d’une nouvelle particule fondamentale est une réalisation digne d’un prix Nobel qui peut être réalisée dans une grande équipe de recherche utilisant les dernières techniques expérimentales », dit le physicien Krzysztof Torzynskide l’Université de Varsovie.
« Cependant, nous espérons appliquer nos résultats à une meilleure compréhension du phénomène de brisure de symétrie spontanée associé à la masse de la particule de Higgs et d’autres particules dans forme standarden particulier dans l’univers primitif.
Recherche publiée dans Gravité classique et quantitative.
