Questions sur le temps en physique quantique

[Lebleu34]

Bonjour,

Quelqu'un peut-il m'expliquer (en des termes très simples) pourquoi la relativité et la physique quantique ont été impossibles jusqu'ici à unifier ?

J'ai cru comprendre que le temps qui est relatif dans le grand (durées propres) ne l'est plus dans le petit.

Pourtant on mesure bien la durée de vie d'une particule en fonction de sa vitesse (le photon ou encore le muon issu du rayon cosmique qui malgré ses 2 microsecondes d'espérance de vie passé l'atmosphère arrive jusqu'au sol terrien).

Est-ce qu'un électron aura le même âge que le noyau de son atome malgré qu'il "tourne" et pas le noyau ?

A moins que ce soit parce que l'électron, en fait, ne tourne pas vraiment mais plutôt qu'il apparaît et disparaît...

Désolé si mes propos sont pour le moins confus et merci d'avance pour vos lumières.
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[albanxiii]

Bonjour,

La relativité (restreinte) et la physique quantique sont parfaitement compatible. C'est le sujet d'étude de la théorie quantique des champs.

@+

[Lebleu34]

Merci albanxiii pour votre réponse.

Oups, je mélangeais avec la gravitation..

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[Deedee81]

Salut,

La quantification de la relativité générale est tout à fait possible mais difficile et il manque de données expérimentales pour savoir si on procède de la bonne manière.
Déjà on a deux approches (les boucles et les cordes) et on ne sait pas si elles sont bonnes ni même compatibles.

Le sujet est extrêmement vaste et complexe mais pour donner (trèèèèèèès grossièrement) les difficultés rencontrées (n'hésite pas à poser des questions si tu veux approfondir) :
- la gravité est une interaction non renormalisable. Dans le formalisme de la théorie quantique des champs, il apparait des résultats infinis que les techniques de renormalisation ne peuvent pas tous éliminer (sauf à rendre la théorie presque inutile)
- le temps et l'espace sont des variables dynamiques dans la relativité générale, pas de simples paramètres. Or presque tous les outils mathématiques en physique quantique nécessitent la définition d'un espace-temps d'arrière-plan servant de "paramètre". On manque d'outils et ceux qu'on a élaboré sont très ardus.
- Les domaines physiques ou la gravité quantique intervient sont particulière extrêmes et il est très difficile d'expérimenter. On manque donc d'information pour savoir comment progresser ou trancher les idées (en sommes, dans la Méthode Scientifique, il nous manque là.... la première étape !!!!). En fait, on a peut-être déjà des données mais impossible de savoir si la gravité quantique intervient (inflation, énergie noire, moins probable mais pas impossible : matière noire, taille versatile du proton, durée de vie versatile du neutron)
(il y a encore quelques petits trucs mais moins importants, comme les inconsistances de la gravité quantique semi-classique ou le problème de la convergence des théories perturbatives vers la théorie non perturbative : Thiemann donnait un exemple simple dans son cours ou l'approche perturbative était renormalisable mais ne convergeait pas vers la théorie canonique !!!! Je dois avouer que cela m'avait surpris à l'époque).

Au dix-neuvième siècle, Riemann avait essayé de formuler la gravitation de manière géométrique. Il n'y était pas arrivé. Il a fallu Einstein pour ça. Il manquait à Riemann deux choses : des données expérimentales précises et la relativité restreinte (Riemann considérait des espaces courbes, pas des espace-temps courbes). On est un peu dans la même situation : il nous manque des ingrédients (expérimentaux et mathématiques) pour trouver la bonne recette.

[A voir en vidéo sur Futura]