Théorie des cordes simplifiée
En 1994, le professeur Günter Nimtz et son collègue Horst Aichmann ont mené chez Hewlett-Packard des expériences révolutionnaires consistant à transmettre des informations plus rapidement que la lumière. Ils ont réussi à transporter un signal sur une très courte distance à une vitesse 4.7 fois supérieure à celle de la lumière, grâce à un phénomène appelé effet tunnel quantique. Ce résultat remarquable a suscité de vives discussions parmi les scientifiques, mais il reste reproductible.
PLUS RAPIDE QUE LA LUMIÈRE ?
Aussi improbable que cela puisse paraître, j'étais présent en 1999 lorsque le professeur Dr Nimtz a transmis un signal micro-onde modulé en AM de la 40e symphonie de Mozart à travers un double prisme de Bose à 4.7 fois la vitesse de la lumière.
Comme l'a appelé le webmaster d'un site d'actualités sur le thème de la science-fiction, «Musée du futur« J’étais constamment à la recherche de sujets intéressants. Un jour, je suis tombé sur un article sur le Dr Nimtz et les processus énigmatiques de l’effet tunnel quantique supraluminique. Intrigué, je l’ai contacté et il a gracieusement accepté de me faire une démonstration de son expérience.
Ce qui suit est un extrait de l'article original que j'ai écrit sur l'expérience de Nimtz le 9 septembre 1999, intitulé Transmission de signaux plus rapide que la lumière:
« J'ai rencontré le professeur Nimtz pour la première fois et on m'a montré sa nouvelle expérience de creusement de tunnels. En tant que profane, je ne suis pas en mesure de me lancer immédiatement dans une interprétation scientifique approfondie de son expérience, mais je vais consciencieusement essayer de comprendre ce que j'ai vu aujourd'hui, de partager mes idées et mes questions et de rendre les données disponibles au fur et à mesure qu'elles seront connues. »
« Je présente ici pour la première fois des images exclusives du nouveau dispositif expérimental du professeur Nimtz. »
Dans cette expérience, le signal à effet tunnel quantique a été comparé à un signal circulant dans un espace de laboratoire ordinaire. Pour démontrer cela, le Dr Nimtz a utilisé un oscilloscope et une diode de détection pour mesurer avec précision le temps d'effet tunnel.
Mozart à 4.7 fois la vitesse de la lumière
En prévision d’éventuelles questions futures, j’ai préparé il y a six ans une courte vidéo qui inclut le dernier enregistrement survivant de la transmission supraluminique de Mozart.
Questions techniques
En août 2023, j'ai correspondu avec Horst Aichmann, l'ingénieur à l'origine de l'expérience de tunneling quantique et co-auteur avec le professeur Nimtz de divers articles connexes. Je me suis renseigné sur la modulation et la détection du timing du signal. Il m'a fourni les informations suivantes :
« Lors de nos mesures de temps, j’ai créé un modulateur d’impulsions équipé d’un filtrage spécialisé, permettant un taux de répétition de 13 MHz et un temps de montée d’environ 500 picosecondes. Le signal AM fournit une trace facilement détectable et mesurable, grâce à une diode de détection rapide couplée à un oscilloscope suffisamment rapide. »
Si l’on admet effectivement l’existence d’effets supraluminiques provenant de l’effet tunnel quantique, on peut conclure que ce phénomène permet à une particule d’entrer dans un état tachyonique strictement localisé, pendant une très courte période de temps.
Le tunneling supraluminique a été réalisé avec succès des centaines de fois dans des laboratoires du monde entier, démontrant son applicabilité dans la technologie quotidienne. Par exemple, le lecteur d'empreintes digitales de votre smartphone utilise le tunneling quantique. Vous n'y pensez peut-être pas, mais cela fonctionne tout simplement !
Lecteurs d'empreintes digitales et tunneling quantique
Lorsque l'effet tunnel quantique se produit avec un pointeur laser rouge (fonctionnant à une fréquence de plusieurs centaines de térahertz), le champ tachyonique évanescent ne s'étend que sur quelques picomètres en raison de la fréquence élevée.
Au cours de ses expériences, Nimtz utilisait une fréquence de 8.7 GHz, qui correspondait par coïncidence à la longueur d'onde des émissions d'hélium 3. Cette fréquence particulière permettait de détecter son champ évanescent sur plusieurs centimètres entre les prismes. (Il se trouve que l'émetteur micro-ondes disponible dans le laboratoire de l'université fonctionnait à cette fréquence.)
Il est intéressant de noter que plus la fréquence utilisée est basse, plus le champ évanescent s’étend à partir de la barrière.
Réplications (c'est un excellent sujet pour votre Projet d'expo-sciences!)
Récemment, cette expérience révolutionnaire a été reproduite par Pierre Elsen et Simon Tebeck, qui ont présenté leurs conclusions à «Recherche de jeunesse”, prestigieux concours de physique pour étudiants allemands, en 2019. Leurs travaux leur ont valu le premier prix de Rhénanie-Palatinat ainsi que le prix Heraeus pour l'Allemagne.
Références:
Tunneling supraluminique : gagnants du « Jugend forscht ».
Les gagnants de « Jugend forscht » rencontrent la chancelière allemande
Qu'est-ce qu'une brane ? (Topologie et théorie des cordes en quelques mots)
La règle selon laquelle rien ne peut se déplacer plus vite que la lumière connaît une exception peu connue : les ondes évanescentes. Diverses explications ont été tentées pour expliquer ce phénomène.
Mon explication est simple : un photon est la plus petite unité possible de topologie, de géométrie, de dimension, d'information, d'énergie ou de quoi que ce soit. Topologiquement, un photon est un point de dimension zéro dans l'espace ; c'est un quantum de dimension zéro (0).
Dans le ballet fascinant de l’effet tunnel quantique, ce photon, ce potentiel pur, traverse une barrière. Ce faisant, il se transforme ; lorsqu’un point passe d’une localité à une autre, il devient une ligne, une corde. C’est cette corde même, ce filament délicat, qui trouve sa place dans le grand récit de la théorie des cordes. Soudain, nous sommes passés du royaume éthéré de la dimension zéro à la réalité tangible d’un objet unidimensionnel.
Dans le lexique de la physique théorique, nous pourrions également désigner cette corde unidimensionnelle par le terme de « brane », existant dans un espace confiné et unidimensionnel, dépourvu de la tapisserie du temps.
Qu'est-ce qu'une brane ?
Dans les domaines de la théorie des cordes et de la théorie quantique, un 1-brane sont des « objets ou ondes » unidimensionnels qui traversent l’espace-temps, non pas selon les lois classiques, mais régis par les principes de la physique quantiqueLorsque nous considérons un espace unidimensionnel, nous omettons la quatrième dimension, qui est le temps.
Dans ce contexte, les photons ou les cordes peuvent se déplacer de manière supralumineuse. Il ne s'agit pas d'une simple idée mathématique abstraite, mais bien du reflet de notre réalité.
Les ondes évanescentes résultent de la réentrée des photons dans le domaine non quantique à quatre dimensions, nous permettant d'observer le mouvement plus rapide que la lumière d'un photon traversant une barrière.
C'est l'espace, Jim, mais pas comme nous le connaissons
Albert Einstein a expliqué sa théorie de la relativité restreinte en utilisant la géométrie du mathématicien Hermann Minkowski, qui a unifié l'espace et le temps dans un continuum espace-temps à quatre dimensions.
Pour sa théorie de la relativité générale, Einstein a utilisé la géométrie riemannienne – une branche qui inclut le concept d’espace courbe – pour décrire comment la masse et l’énergie déforment l’espace-temps.
Ce "topologie« Le modèle de l’espace courbe » exerce sur nous une fascination sans fin depuis les temps les plus reculés.
Une sphère existe en 3 et 4 dimensions. Dans les domaines à zéro et à une dimension, la sphère (et le temps) n’existent pas, car ces dimensions n’ont pas la structure nécessaire pour définir une « surface » ou un « volume », sans parler du « temps ».
Est-il « temps » d’aller au-delà de la sphère de Riemann dans notre compréhension du cosmos ?
Cliquez ici pour « Superluminal », partie 3 :
Déverrouiller l’esprit : les ondes cérébrales humaines défient-elles la vitesse de la lumière ?
La série « Superluminal » :
1. La découverte des ondes cérébrales plus rapides que la lumière : un voyage illustré
2. Des scientifiques dévoilent une topologie époustouflante de l'espace en brisant les limites de la vitesse de la lumière !
3. Déverrouiller l’esprit : les ondes cérébrales humaines défient-elles la vitesse de la lumière ?
4. Dévoiler le mystère de la conscience plus rapide que la lumière