211service.com
Gravité, objets quantiques et violations du principe d'équivalence
Comment les objets quantiques réagissent-ils à la gravité ? Cela semble une question assez simple et pourtant qui laisse les théoriciens se gratter la tête. Et ainsi il devrait. L'analyse à ce jour implique que les objets quantiques violent l'idée fondamentale que la masse gravitationnelle et inertielle sont la même chose, une idée connue sous le nom de principe d'équivalence.
Voici la réflexion exposée aujourd'hui par Timir Datta de l'Université de Caroline du Sud et son ami Ming Yin : au cours de la deuxième décennie du 20e siècle, un groupe de Caltech a commencé à s'interroger sur les propriétés inertielles des électrons dans les conducteurs. Ils ont fait valoir que l'extrémité arrière d'une tige métallique d'accélération serait chargée négativement parce que les électrons seraient à la traîne du réseau conducteur à mesure qu'il accélérait. De même, ils ont supposé que la circonférence d'un disque en rotation serait également chargée négativement d'électrons projetés à la périphérie.
Par cette analyse, l'effet d'une accélération linéaire ou radiale sur un fluide quantique est le même que sur un fluide newtonien, comme l'eau dans un seau en rotation. Richard Tolman et d'autres ont même affirmé avoir mesuré cette accumulation de charge.
Mais selon le principe d'équivalence, si une accélération peut avoir cet effet sur les électrons, il en va de même pour un champ gravitationnel.
Ici, les choses deviennent un peu plus complexes. Calculer l'équilibre qui se produit lorsque la gravité agit sur un cristal solide rempli d'électrons conducteurs n'est pas une tâche facile.
Il s'avère que si le cristal est rigide, la gravité attire les électrons vers le bas, créant une petite accumulation de charge négative au bas du cristal et un petit champ électrique qui pointe vers le bas. C'est exactement ce que le principe d'équivalence implique.
Si le cristal est déformable, cependant, la gravité a un effet plus important sur le réseau que sur les électrons. Dans ce cas, la gravité comprime le réseau, créant une densité de charge positive vers le bas du conducteur. Maintenant, le champ électrique est plus grand de plusieurs ordres de grandeur et pointe dans la direction opposée.
C'est un résultat troublant car cela signifie qu'il devrait être possible de faire la différence entre une accélération inertielle et une accélération gravitationnelle en mesurant la direction du champ électrique qui s'accumule. Et selon la relativité générale, ce n'est pas possible. Sûrement la relativité générale, l'une des pierres angulaires de la physique moderne ne peut pas se tromper sur ce point. Alors, qu'est-ce qui ne va pas ?
Une question évidente sans réponse (au moins par Datta et Yin) est de savoir pourquoi une accélération inertielle ne comprime pas le réseau cristallin de la même manière qu'un champ gravitationnel, créant le même type de densité de charge positive.
Les mesures effectuées par Tolman et d'autres suggèrent que ce type de compression ne se produit pas.
Sauf si les mesures sont fausses. Se pourrait-il que cette énigme ne survienne qu'à cause de quelques mesures erronées ?
Si c'est le cas, il est peut-être temps que quelqu'un les réessaye.
Réf : arxiv.org/abs/0908.3885 : Les systèmes quantiques brisent-ils le principe d'équivalence ?