De quoi aurait l’air l’Univers si on dépassait la vitesse de la lumière ?

L’Univers se plie aux règles fondamentales de la physique, notamment à la limite de vitesse imposée par la lumière. Cependant, une récente étude menée par des chercheurs a dévoilé des horizons nouveaux, proposant une vision audacieuse et intrigante de l’Univers au-delà de la vitesse de la lumière. 

Une extension de la relativité restreinte

Des chercheurs de l’université nationale de Singapour et de l’université de Varsovie, en Pologne, ont élaboré une nouvelle théorie appelée « extension de la relativité restreinte » qui repousse les limites de la relativité et remet en question la viabilité des voyages plus rapides que la lumière.

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La théorie de la relativité restreinte d’Einstein, pierre angulaire de la physique moderne, établit des limites intrinsèques à la vitesse de la lumière. Cette théorie met en avant le concept de dilatation temporelle, où plus un objet s’approche de la vitesse de la lumière, plus le temps semble s’étirer. Par conséquent, un objet contenant une masse aurait besoin d’une quantité croissante d’énergie pour accélérer vers la vitesse de la lumière sans jamais l’atteindre.

Ainsi, cette nouvelle théorie développe l’idée d’un « espace-temps 1+3 », une structure qui intègre trois dimensions temporelles et une dimension spatiale. Plutôt que de générer des contradictions, cette approche suggère que des objets pourraient potentiellement dépasser la vitesse de la lumière sans enfreindre les lois actuelles de la physique.

Selon le physicien Andrzej Dragan de l’université de Varsovie, il n’y a pas de raison fondamentale d’empêcher les observateurs se déplaçant à des vitesses supraluminiques d’interagir avec les systèmes physiques.

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Des observateurs supraluminiques

L’étude publiée dans la revue Classical and Quantum Gravity prédit que les voyageurs se déplaçant à une vitesse supérieure à celle de la lumière « expérimenteront » simultanément de nombreuses lignes temporelles. 

Cette nouvelle étude apporte des preuves supplémentaires à l’appui de l’idée que des objets pourraient voyager plus vite que la lumière sans défier totalement notre compréhension actuelle des règles de la physique, plutôt qu’en introduisant des problèmes logiques importants. Dans ce contexte, les objets supraluminiques sont des observateurs qui se déplacent à une vitesse supérieure à celle de la lumière. 

Ainsi, du point de vue d’un tel observateur, il est théoriquement possible qu’une particule normale semble « vieillir » dans trois directions temporelles différentes lorsqu’elle se déplace dans notre Univers tridimensionnel. Cependant, même pour les observateurs voyageant plus vite que la lumière, la vitesse de la lumière dans le vide resterait constante, ce qui maintiendrait l’un des concepts fondamentaux d’Einstein.

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Des travaux antérieurs des mêmes chercheurs suggèrent que cette extension de la relativité restreinte pourrait contribuer à résoudre le dilemme entre la mécanique quantique et la relativité restreinte. Ces deux piliers de la physique semblent s’opposer, et les tentatives de les unifier en une théorie cohérente ont jusqu’à présent échoué. Cependant, les perspectives supraluminiques pourraient bien offrir un pont entre ces deux mondes apparemment contradictoires.

Un nouveau regard sur la physique

L’exploration de l’espace-temps 1+3 soulève de nouvelles questions tout en offrant des réponses cruciales. Cette approche nécessite une adaptation de la théorie de la relativité restreinte pour incorporer des cadres de référence au-delà de la vitesse de la lumière. Cela pourrait impliquer une synthèse de la théorie quantique des champs, une combinaison d’idées issues de la mécanique quantique, de la théorie classique des champs et de la relativité restreinte.

Cependant, la possibilité d’observer concrètement ces phénomènes étendus reste un défi à relever. La découverte expérimentale de nouvelles particules dans ce contexte serait une avancée majeure et pourrait éclairer des zones d’ombre dans notre compréhension actuelle de l’Univers. 

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« La simple découverte expérimentale d’une nouvelle particule fondamentale est un exploit digne du prix Nobel et réalisable par une grande équipe de recherche utilisant les techniques expérimentales les plus récentes », a déclaré le physicien Krzysztof Turzyński de l’université de Varsovie. 

Les perspectives offertes par cette théorie ouvrent la voie à une exploration approfondie des propriétés des particules, de la symétrie spontanée de la masse de la particule de Higgs à la compréhension de l’Univers dans ses premiers instants.