La vitesse de la lumière dépend de sa direction

[Les Terres Bleues]

Bonjour à tou(te)s les partcipant(e)s de ce forum intéressé(e)s par les questions de physique,

Faut-il tirer quelques conclusions théoriques particulières du fait que sous l'effet d'un champ électro-magnétique la lumière ne se propage pas à la même vitesse dans toutes les directions ?
Ou est-ce une banale information à simplement enregistrer mais n'ayant aucune influence sur les modélisations relativistes ?

Merci d'avance de bien vouloir faire partager votre opinion argumentée sur la question.
Les Terres Bleues.
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[Deedee81]

Salut,

Faut-il tirer quelques conclusions théoriques particulières du fait que sous l'effet d'un champ électro-magnétique ...

Non, elle se propage aussi à des vitesses différentes suivant la direction dans certains cristaux. Rien d'iconoclaste à ça.

Ou est-ce une banale information à simplement enregistrer mais n'ayant aucune influence sur les modélisations relativistes ?

La relativité considère le cas de la lumière se propageant dans le vide. S'il y a un champ EM sur sa route, ce n'est plus vraiment le vide.

En fait, c'est encore plus général que ça, ce n'est pas tant la lumière qui est importante (elle a "juste" une importance historique et pratique considérable). Ce qui compte c'est l'existence d'une vitesse c invariante.

Que la lumière interagisse avec les milieux qu'elle traverse n'a rien d'extraordinaire et concerne surtout la théorie de la lumière (électromagnétique, électrodynamique quantique,...) mais pas vraiment la description de la géométrie de l'espace et du temps.

[mach3]

a la lecture de l'abstract il est clair que c'est un phénomène proche de la biréfringence observé dans pas mal de cristaux (indice de réfraction non isotrope), sauf qu'il s'agit d'azote gazeux et que l'anisotropie est induite par une combinaison particulière de champs électrique et magnétique auxquels est soumis le gaz. La différence d'indice est de l'ordre de 10^-18, ce qui extrêmement faible.
L’intérêt du papier n'est pas l'anisotropie de la vitesse de la lumière dans un milieu (c'est archiconnu depuis belle-lurette), mais l'excellente précision des mesures effectuées (10^-18 !)

m@ch3

[Les Terres Bleues]

a la lecture de l'abstract il est clair que c'est un phénomène proche de la biréfringence observé dans pas mal de cristaux (indice de réfraction non isotrope), sauf qu'il s'agit d'azote gazeux et que l'anisotropie est induite par une combinaison particulière de champs électrique et magnétique auxquels est soumis le gaz. La différence d'indice est de l'ordre de 10^-18, ce qui extrêmement faible.
L’intérêt du papier n'est pas l'anisotropie de la vitesse de la lumière dans un milieu (c'est archiconnu depuis belle-lurette), mais l'excellente précision des mesures effectuées (10^-18 !)

Tout à fait d'accord pour considérer l'importance de la nouvelle que constitue la précision à laquelle ils sont parvenus. Je reste par contre assez partagé quant à la comparaison avec le phénomène de propagation dans les milieux cristallins parce que d'après ce que j'en comprends il s'agirait plutôt d'une différence de vitesse suivant le sens de propagation selon une direction identique "between two counterpropagating directions", et donc il me semble que le milieu traversé doit être le même dans les deux cas.
Ou alors c'est que je me trompe dans la traduction ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Ta traduction m'a l'air correcte.

il s'agirait plutôt d'une différence de vitesse suivant le sens de propagation selon une direction identique "between two counterpropagating directions", et donc il me semble que le milieu traversé doit être le même dans les deux cas.

C'est vrai que ça c'est un résultat amusant. Je ne sais pas s'il y a l'équivalent en physique du solide.

[GillesH38a]

il s'agit de la vitesse de la lumière dans un milieu matériel , en présence d'un champ électrique et magnétique croisés. Bizarrement, à cause du caractère pseudo vectoriel du champ B, un tel champ n'est pas symétrique par rapport aux deux directions de propagation perpendiculaires à E,B : on peut le voir par le fait qu'une onde se propage toujours dans la direction k telle que (E,B,k) soit direct donc privilégie un sens plutot que l'autre (pareil avec la vitesse de dérive d'une particule chargée qui est en ExB ) .


Il n'y a rien d'étonnant a priori que dans un champ E,B croisé les atomes n'aient pas le même indice de réfraction dans les deux sens de propagation. Le plus intéressant est qu'en théorie, cet effet devrait avoir lieu aussi dans le vide ... si le photon interagit avec le champ E-B, ce qui suppose une violation de la linéarité des équations de Maxwell, ce qui est en théorie prédit par l'électrodynamique quantique pour des champs très intenses - l'expérience est intéressante dans le sens où la sensibilité de la mesure ouvre en théorie la possibilité de le mesurer dans le vide.

[Amanuensis]

Question incidente. A-t-on une quelconque preuve que la vitesse limite dans le vide est réciproque ?

Il me semble me rappeler avoir lu que tous les dispositifs de mesure reviennent en fin de compte à des mesures "aller-retour" ; qu'il y a des modèles non réciproques qui ne changent rien au résultat de ces mesures (et sont donc "physiquement équivalents" pour les mesures possibles) ; et qu'on prend l'hypothèse de réciprocité parce que c'est la plus simple FAPP?

[Cela n'est pas directement en relation avec l'article, qui peut se comprendre comme la non réciprocité du rapport entre la vitesse de la lumière dans les conditions mesurées et la vitesse limite dans la même direction.]

[GillesH38a]

Salut

déjà, on définit la géométrie de l'espace temps par des aller retours pour la raison fondamentale qu'il est impératif de "revenir au point de départ", comme on est obligé de définir le tenseur de courbure par un circuit fermé pour que la variation des composantes ait un caractère "absolu" (= tensoriel).

Dans un référentiel quelconque en effet, un signal émis à un temps tA en A sera reçu à un temps tB en B, mais ça ne permet pas de déterminer la distance car il y a deux problèmes simultanés à résoudre
* la question de la synchronisation et de la définition de la simultaneité entre les temps de A et de B (c'est à dire quelle était le temps tB,0 "simultané" avec le temps d'émission tA)

* la distance entre A et B qui va déterminer la durée "réelle" de propagation, qui est en réalité tB-tB,0

mais en fait ces deux problèmes sont intimement liés et dégénérés, il n'y a pas de solution unique !

Seul un aller-retour permet de répondre simultanément aux deux questions, puisqu'on mesure alors un temps propre t'A-tA entre un AR, ce qui permet de définir
* la simultanéité avec la convention que tB est simultané avec (t'A+tA)/2
* la distance avec la convention que d est égal à (t'A-tA)/2c

ceci assure par définition la constance de c (pour des intervalles de temps infinitésimaux, sinon pour les grands temps, la variation du temps de parcours sera interprétée par une variation de la distance et non de c), puisqu'en réalité c'est la distance même qui est calculée en supposant la valeur de c !

ta question pourrait donc plutot etre reformulée de savoir si la géométrie spatiale est symétrique, c'est à dire si A et B seraient d'accord sur leur distance mutuelle en échangeant des signaux lumineux en AR réciproques et "simultanés" (de façon que le temps de réception de chacun soit simultanés au sens précédents) : la réponse est me semble oui si on a un tenseur métrique symétrique ...