La création des cristaux de temps révolutionnerait la physique quantique

L’univers tout entier subit de manière symétrique les lois de la physique. De ce fait, les mêmes expériences aboutiraient aux mêmes résultats. Cependant, dans un cristal, il y a « rupture de symétrie spontanée », c’est-à-dire que les lois fondamentales de la physique demeurent symétriques, mais la disposition des molécules ne l’est pas.

Homme d'affaires se tenant la main sur une boule de cristal bleu.

En 2012, le physicien Franck Wilczek, du Massachusetts Institute of Technology, a observé qu’une symétrie temporelle s’appliquait aux lois de la physique. Toute expérience répétée produirait donc le même résultat. Wilczek a baptisé « cristal temporel » cette symétrie spontanée traversant le temps.

Comment interagir avec le cristal de temps ?

Un cristal de temps est soumis aux règles de la mécanique quantique, ce qui lui permet de rester en mouvement sans s’arrêter. Les lois de la thermodynamique ne semblent pas s’appliquer à lui. Toutefois, toute interaction extérieure suffisamment forte arrêterait le cristal de temps, car les règles quantiques qui lui permettent d’exister s’effondreraient. Les physiciens ne peuvent donc pas observer directement les cristaux de temps.

Le rôle de l’équipe d’Autti serait de trouver un moyen d’interagir avec un cristal de temps sans briser son état quantique. Pour cela, elle aimerait utiliser des observations classiques parce que même si à l’échelle subatomique, la physique quantique règne, la mécanique classique décrirait mieux des sujets scientifiques à plus grande échelle.

« Le continuum entre la physique quantique et la physique classique reste mal compris. La manière dont l’une devient l’autre est l’un des grands mystères de la physique moderne. Les cristaux de temps recouvrent une partie de l’interface entre les deux mondes. Peut-être pourrons-nous apprendre à supprimer cette interface en étudiant en détail les cristaux de temps. »

Samuli Autti, le scientifique principal du projet à l’université de Lancaster, au Royaume-Uni

Construction des cristaux de temps à partir des magnons

Les magnons sont des « quasi-particules » issu d’un groupe d’atomes. Dans la nouvelle étude, ils ont servi à Autti et son équipe pour construire leur cristal de temps. Ils ont refroidi l’hélium-3 qui s’est transformé en un condensat de Bose-Einstein, où tous les atomes partagent un état quantique commun et travaillent ensemble. Ce sont les ondes d’énergie magnétique générées qui donnent les magnons. C’est le va-et-vient perpétuel de ces ondes qui en fait un cristal de temps.

Les scientifiques ont connecté deux groupes de magnons de sorte qu’ils s’influencent mutuellement. Chaque groupe fonctionne comme son propre cristal de temps. Le résultat a donné un cristal de temps avec deux états différents. L’objectif étant de créer des cristaux de temps capables d’interagir avec leur environnement sans détruire leurs états quantiques. Les scientifiques espèrent créer un jour un nouveau type d’ordinateur quantique.

SOURCE : LIVESCIENCE

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