L’émergence du temps observée dans un système quantique isolé
Un physicien de l’Université de Birmingham, Giovanni Barontini, a réalisé une avancée significative en observant pour la première fois en laboratoire l’émergence du temps à l’intérieur d’un système quantique isolé. En divisant un nuage d’atomes ultra-froids en deux secteurs, il a démontré que le temps peut naître de l’intérieur d’un système fermé, sans nécessité d’une horloge extérieure. Cette vérification expérimentale a été publiée dans Physical Review Research et teste une idée vieille de 60 ans.
L’équation de Wheeler-DeWitt, qui constitue un pilier de la gravité quantique, décrit l’univers comme un système global sans paramètre temporel externe, ce qui soulève des questions sur la nature du temps. Selon la théorie du temps relationnel, le temps ne serait pas un élément fondamental de la réalité, mais émergerait des relations internes entre les différentes parties d’un système.
Pour mener à bien son expérience, Barontini a utilisé un condensat de Bose-Einstein, un état de la matière obtenu en refroidissant des atomes à des températures proches du zéro absolu. En plaçant ce condensat dans un piège et en le divisant en deux à l’aide d’un faisceau laser, il a créé un « secteur lumineux » observé attentivement et un « secteur sombre » ignoré, simulant ainsi un univers sans extérieur.
Dans le secteur lumineux, les atomes oscillaient d’un côté à l’autre du piège. Barontini a mesuré les échanges d’entropie entre les deux moitiés et a construit une horloge interne, qu’il a qualifiée de « temps entropique ». Il a constaté que lorsque l’entropie circulait abondamment, le temps s’accélérait, tandis que lorsqu’elle ralentissait, le temps ralentissait également. Lorsque les deux secteurs atteignaient l’équilibre, l’horloge interne s’arrêtait complètement.
La conclusion de Barontini est que l’acte d’ignorer le secteur sombre permet à l’autre moitié du système de faire émerger le temps. Selon ses mots, « le temps et la flèche du temps naissent peut-être tout simplement de l’ignorance ». Cette découverte ouvre des perspectives pour simuler des conditions analogues aux trous noirs ou à l’univers primordial, marquant ainsi une avancée dans la recherche sur les questions fondamentales de la physique.
Source : Physical Review Research
