Limitation d 'une horloge atomique ?

[invite80f3b427]

Bonjour ,
je ne rentrerais pas dans le sujet definisant la « nature intime » du temps (etant sur un forum scientifique) mais uniquement sur la methode de mesure .
En lisant un article d 'il y a quelques annees concernant la precision des nouvelles horloges atomiques , je me suis demande pourquoi est-ce que l 'on considerait l ' horloge atomique comme un instrument infaillible face a la gravitation et la vitesse ?
Quelles sont les demarches scientifique qui on permis de trancher en la faveur de la relativite plutot que d 'utiliser ces memes equations pour corriger la lecture de l ' horloge atomique ?
Je vous remercie pour votre temps.
Cordialement .
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[Amanuensis]

corriger la lecture de l ' horloge atomique ?

Corriger ? Qu'entendez-vous par là ?

[phys4]

Quelles sont les demarches scientifique qui on permis de trancher en la faveur de la relativite plutot que d 'utiliser ces memes equations pour corriger la lecture de l ' horloge atomique ?
Je vous remercie pour votre temps.
Cordialement .

Bonjour,

Il n'est pas nécessaire de trancher : le fait que les corrections calculées donnent les bons résultats sont la preuve même des théories appliquées. La précision des vérifications atteint le 1/10000 en relativité générale et beaucoup mieux encore en relativité restreinte grâce aux accélérateurs de particules.

L'application d'une théorie à une expérience n'est pas une soumission aveugle : si le résultat est correct, la théorie est applicable dans la limite de précision de l'expérience, si le résultat est faux, la théorie doit être rejetée.

[Amanuensis]

Perso, je ne comprends pas la question. Parce qu'on a à la fois tranché en faveur des théories de la relativité, ET on utilise les équations pour "corriger" la lecture des horloges. Le "plutôt" oppose les deux cas, et donc cache un sous-entendu qu'il serait bon de mettre à jour et éventuellement discuter.

[Le Temps Atomique International (TAI) est calculé à partir d'un réseau d'horloges atomiques réparties à la surface de la planète, et les formules sont utilisées pour ce calcul, par exemple pour prendre en compte les différences de potentiel aux positions des horloges. Je n'aime pas trop utiliser le terme "correction" pour cela, il s'agit de mettre "virtuellement" les horloges à la même altitude...]

[A voir en vidéo sur Futura]

[Nicophil]

Bonjour,
La différence de potentiel gravitationnel affecte la fréquence des horloges atomiques ?

[Deedee81]

Salut,

La différence de potentiel gravitationnel affecte la fréquence des horloges atomiques ?

Pas pour le temps propre, en tout cas pas pour les champs faibles auxquels ont est confronté.

Mais il y a évidemment la dilatation du temps gravitationnelle, mais ça c'est un effet relatif.

Concernant la question originale, je suis comme Amanuensis. Je ne comprend pas la question et j'ai l'impression aussi qu'elle cache un sous-entendu mal exprimé.

Il me semble que Vaincent se pose des questions sur la validation expérimentale autant de la relativité que pour la conception et le réglage des horloges atomiques. Ma fois le sujet est large. Pour la RR il y a toujours le bon vieux :
http://math.ucr.edu/home/baez/physic...periments.html

A noter que la plus part des expériences ne nécessitent pas d'horloges atomiques.

Pour les horloges atomiques, je ne sais pas trop. Peut-être commencer par chercher dans le domaine de la métrologie ? Sinon il y a la validation de tout ce qui est physique atomique et spectroscopie. Vaste sujet aussi (et même plus ancien que la RR si on discute des spectres = fréquences et longueurs d'onde de transition des atomes et molécules : électronique, rotations, vibrations).

[Amanuensis]

Bonjour,
La différence de potentiel gravitationnel affecte la fréquence des horloges atomiques ?

Texte extrait du wiki anglophone sur le TAI :

In the 1970s, it became clear that the clocks participating in TAI were ticking at different rates due to gravitational time dilation, and the combined TAI scale therefore corresponded to an average of the altitudes of the various clocks. Starting from Julian Date 2443144.5 (1 January 1977 00:00:00), corrections were applied to the output of all participating clocks, so that TAI would correspond to proper time at mean sea level (the geoid). Because the clocks had been on average well above sea level, this meant that TAI slowed down, by about 10−12. The former uncorrected time scale continues to be published, under the name EAL (Echelle Atomique Libre, meaning Free Atomic Scale).

[invite80f3b427]

Tout d 'abord , merci a tous pour vos renseignements.
Je vais reformuler ma question pour qu' elle soit plus claire : Est-ce qu' une horloge atomique est un bon outil pour mesurer le "temps"?
Si l 'on placait une horloge atomique dans une centrifugeuse , celle-ci subirait-elle les effets de l 'accélération , ou est elle uniquement "sensible" au deformations de l 'esapce-temps du a la gravitation ?
J'en profite pour poser une deuxieme question : Se pourrait-il que la gravitation ralentisse uniquement l ' horloge d 'un point de vue physique (matiere) et pas d' un point de vue intellectuel/perceptuel)? L 'unification du temps et de l ' espace (espace-temps) ne cree-t-il pas des paradoxes intellectuelles ? (pouvez vous me citer des exemples s' il vous plait)
Je vous remercie beaucoup pour ces informations.
Cordialement.

[Amanuensis]

Je vais reformuler ma question pour qu' elle soit plus claire : Est-ce qu' une horloge atomique est un bon outil pour mesurer le "temps"?

Le terme "horloge" signifie "bon outil pour mesurer le temps", et il faut préciser "le temps propre", qui est le seul temps mesurable. Une horloge indique son temps propre, c'est aussi simple que cela.

Et pour le moment, les horloges atomiques sont des instruments parmi les plus précis, et peuvent certainement être qualifiées de "bon outil".

Si l 'on placait une horloge atomique dans une centrifugeuse , celle-ci subirait-elle les effets de l 'accélération , ou est elle uniquement "sensible" au deformations de l 'esapce-temps du a la gravitation ?

Il y a deux questions distinctes, comme déjà plus ou moins indiqué par Deedee. Il peut y avoir un effet de la composante du deuxième ordre ("effets de marée"), et il y a l'effet du potentiel. Le premier pourrait affecter la précision de l'instrument s'il est très élevé (par déformation mécanique par exemple). Quand au second, il ne change rien si ce n'est les possibilités de synchronisation avec d'autres horloges.

La notion de "sensible aux déformations..." est ambigüe, elle couvre les deux aspects...

J'en profite pour poser une deuxieme question : Se pourrait-il que la gravitation ralentisse uniquement l ' horloge d 'un point de vue physique (matiere) et pas d' un point de vue intellectuel/perceptuel)?

Il n'y a pas de "ralentissement du temps". Les lois de la physique exprimée en temps propre sont les mêmes partout, elle s'appliquent aussi bien à la matière qu'au point de vue perceptuel.

La difficulté que vous rencontrez est commune : c'est la question de la distinction entre le temps propre (celui d'une horloge, ou de la perception intellectuelle) et une coordonnée "t" utilisée pour un système de datation applicable à tout événement de l'Univers. Les théories de la relativité disent en gros qu'il est impossible d'avoir une telle datation qui coïnciderait avec tous les temps propres. Quand on parle de "ralentissement", on parle du rapport (qui peut d'ailleurs être dans l'autre sens !) entre un temps propre et une datation.

Faut procéder à un volte-face mental, et comprendre une datation universelle comme artificielle et le temps propre comme ce qui est la notion objective de temps.

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement avec Amanuensis. Croisement complémentaire, par exemple moi je n'avais pas pensé aux effets de type "forces de marées" (et qui jouent fortement dans une centrifugeuse, le différentiel d'accélération pouvant être énorme dans le sens radial)

Je vais reformuler ma question pour qu' elle soit plus claire : Est-ce qu' une horloge atomique est un bon outil pour mesurer le "temps"?

Oui.

Notons que "peu importe" la régularité de l'horloge. Après tout on peut toujours reparamétrer la coordonnée temporelle comme on veut t'=f(t).

En pratique on a toutefois intérêt à connaitre la régularité de l'horloge par comparaison avec d'autres phénomènes physiques. Comme le dit Kip Thorn, le temps est ce qui rend le mouvement simple

Et le temps des horloges atomiques est basé sur les fréquences de transition électronique des atomes que l'on retrouve dans le spectre. Et ces fréquences satisfont ces critères de régularité (que ce soit par la théorie, quantique cette fois, ou par expérience. Il n'y a rien de plus stable que l'effet Doppler).

Il faut toutefois tenir compte de diverses sources d'incertitudes tel que la largeur naturelle des raies (due au principe d'incertitude) et l'effet Doppler (dû à l'agitation thermique) et diverses incertitudes d'origine thechnologique. Le choix des raies de référence n'est donc pas anodin.

Si l 'on placait une horloge atomique dans une centrifugeuse , celle-ci subirait-elle les effets de l 'accélération , ou est elle uniquement "sensible" au deformations de l 'esapce-temps du a la gravitation ?

Oui, non, oui

- Oui, il y a un effet relativiste : celui dû à sa vitesse. C'est un effet dû à la relativité restreinte.
- Non, il n'y a pas d'autres effets. Je ne crois pas que les fréquences de transition atomique soient sensibles à l'accélération, en tout cas pas de manière mesurable. A confirmer.
- Oui, il y aurait un effet énorme en pratique mais dû à la sensibilité et la fragilité de ces horloges. Ces délicats ces engins là.

J'en profite pour poser une deuxieme question : Se pourrait-il que la gravitation ralentisse uniquement l ' horloge d 'un point de vue physique (matiere) et pas d' un point de vue intellectuel/perceptuel)?

Désolé, mais je ne sais pas ce qu'est un ralentissement intellectuel dans ce cadre !!!!

Le ralentissement n'est pas "mécanique" en ce sens que un observateur local (à coté de l'horloge et ne pouvant observer son environnement) ne pourrait pas détecter le ralentissement gravitationnel par quelque expérience que ce soit. Il en est de même des effets de la RR.

Ce n'est pas dû non plus à la "perception" : ce n'est ni un effet de type mirage, ni un effet de type effet Doppler (dû à la vitesse finie du signal : son ou lumière).

C'est plutôt un effet du type parallaxe, "géométrique", sauf qu'ici il concerne l'espace-temps et non l'espace seul.

L 'unification du temps et de l ' espace (espace-temps) ne cree-t-il pas des paradoxes intellectuelles ? (pouvez vous me citer des exemples s' il vous plait)

Il n'existe que de "faux paradoxes". Comme celui des jumeaux de Langevin. Des paradoxes dû soit au fait que les résultats heurtent le sens commun, soit à un usage inapproprié de la théorie.

Un des plus connus :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_des_jumeaux

Moins connus :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_de_Selleri
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_d%27Ehrenfest

Un fort sympathique :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_du_train

Un autre que j'adore et qui est lié à la relativité générale est le "paradoxe du sou-marin" (il n'est pas sur Wikipedia mais il y a quelques articles dans ArXiv).

Enfin, un autre assez étonnant est celui-ci :
- prend un fil électrique dans lequel circule un courant
- La charge électrique du fil est nulle (la charge des électrons est compensée par celle des noyaux)
- prend un observateur en mouvement (dans le sens du fil) : il observe une charge électrique !!!!

Je te laisse chercher pourquoi

[invite80f3b427]

Merci beaucoup pour ces informations .