Effet tunnel quantique plus rapide que la lumière ? L'expérience pour trancher

En physique classique, un objet ne peut franchir une barrière sans énergie suffisante. Toutefois, en physique quantique, les particules peuvent traverser des barrières énergétiques grâce à un phénomène connu sous le nom d'effet tunnel.

Ce processus permet aux particules de "glisser" à travers des obstacles, ce qui a déjà des applications dans des technologies comme les mémoires flash. Des expériences antérieures ont suggéré que les particules pourraient traverser ces barrières à des vitesses supérieures à celle de la lumière, ce qui contredit la théorie de la relativité d'Einstein.


Les physiciens Patrik Schach et Enno Giese de l'Université de Darmstadt proposent une nouvelle méthode de mesure, plus adaptée à la nature quantique de ce phénomène, et ont publié leurs résultats dans la revue Science Advances. Cette nouvelle approche remet en question les mesures traditionnelles du temps que mettent les particules à franchir des barrières énergétiques.

L'effet tunnel démontre la dualité onde-particule des particules. Lorsqu'elles rencontrent une barrière, une partie de leur onde est réfléchie, tandis qu'une petite portion passe au travers, permettant à la particule d'apparaître de l'autre côté. Jusqu'à présent, les mesures du "temps de tunnelage" prenaient le sommet du paquet d'ondes comme référence. Patrik Schach et Enno Giese contestent cette approche.

Inspirés par une citation d'Albert Einstein, ces chercheurs suggèrent d'utiliser les particules comme horloges. En comparant une particule en tunnelage avec une particule de référence au repos, il est possible de déterminer la durée exacte du passage par effet tunnel. Leur méthode utilise des atomes dont les niveaux d'énergie oscillent à des fréquences spécifiques. Ces oscillations, déclenchées par des impulsions laser, permettent des mesures précises du temps écoulé.

Les calculs des physiciens montrent que la particule tunnelante subit un léger retard temporel par rapport à sa référence. Cela contredit les expériences précédentes qui attribuaient une vitesse superluminique au tunnelage. Toutefois, mesurer une différence de temps de l'ordre de 10^-26 secondes constitue un défi technique important. L'utilisation de nuages d'atomes au lieu d'atomes individuels pourrait améliorer la précision.

Bien que cette méthode présente des défis, des collaborations sont en cours pour la mettre en œuvre.