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La vitesse de la lumière, une limite infranchissable
Selon la théorie de la relativité d’Albert Einstein, la vitesse de la lumière est une limite infranchissable. Rien ne peut, en théorie, aller plus vite que la lumière dans le vide. Sa valeur est calculée à environ 299 792 458 mètres par seconde, soit 300 000 000 de mètres par seconde, ou encore 300 000 kilomètres par seconde.
À l’échelle humaine, la lumière semble se déplacer de manière instantanée. Cependant, à l’échelle des planètes et de l’univers, la lumière possède une vitesse finie de 300 000 kilomètres par seconde. Par exemple, le rayonnement électromagnétique produit par le Soleil met environ 8 minutes pour arriver sur Terre. Si le Soleil venait à s’éteindre, nous ne nous en rendrions compte que 8 minutes plus tard.
Cette constante physique joue un rôle crucial dans notre compréhension de l’univers. Elle s’applique à tous les objets émettant de la lumière, que ce soit le Soleil ou l’ampoule de votre lampe de bureau. La vitesse de la lumière peut également être considérée comme la vitesse de propagation de l’énergie, quelle que soit sa forme.
Aucun objet, qu’il soit sur Terre ou dans l’espace, ne peut se déplacer plus vite que 300 000 kilomètres par seconde. Même pour s’approcher de cette vitesse limite, un objet nécessiterait une quantité d’énergie infiniment grande, selon la relativité générale.
La vitesse de la lumière dépassée dans du plasma
Ces dernières années, des chercheurs ont réussi à accélérer ou ralentir la lumière en utilisant des matériaux tels que des fibres optiques et des gaz atomiques, à des températures très basses.
Dans une nouvelle étude, des physiciens américains ont démontré que des ondes composées de groupes de photons peuvent se déplacer plus vite que la lumière dans du plasma à très haute température. La vitesse de ces groupes de photons peut prendre des valeurs extrêmes près d’une résonance optique. On parle alors de lumière “lente” et de lumière “rapide”. Il s’agit d’une lumière dont la vitesse de groupe peut être inférieure ou supérieure à celle de la lumière.
Dans leur expérience, les chercheurs ont utilisé un laser pour éliminer des électrons à l’intérieur d’un plasma composé d’ions d’hydrogène et d’ions d’hélium à très haute température. Ensuite, ils ont envoyé des impulsions lumineuses (des groupes de photons) à travers le plasma. Ces impulsions lumineuses peuvent être ralenties ou accélérées en fonction des conditions à l’intérieur du plasma. Les chercheurs ont réussi à modifier la vitesse de groupe de ces impulsions lumineuses en utilisant une seconde source lumineuse.
Au cours de cette expérience, les ondes lumineuses individuelles ont circulé à leur vitesse habituelle, tandis que les groupes de photons semblaient aller plus vite que la vitesse de la lumière !
Voyager plus vite que la lumière : possible ou pas ?
Ce phénomène n’est pas nouveau et est connu depuis le siècle dernier. On pourrait penser qu’il contredit la théorie de la relativité d’Einstein. Cependant, il est important de souligner qu’il s’agit de la vitesse de groupe des photons et non d’un transport d’énergie ou d’information.
Il est peu probable que nous puissions créer demain des vaisseaux spatiaux utilisant cette technologie pour permettre aux êtres humains de voyager plus vite que la lumière. Cela reste, pour l’instant, dans le domaine de la science-fiction.
Cependant, cette avancée dans le domaine de la physique pourrait avoir des applications pratiques. Par exemple, elle pourrait permettre le développement de lasers plus puissants que ceux utilisés actuellement. Les lasers conventionnels, basés sur des matériaux semi-conducteurs, ont tendance à se détériorer à mesure que l’énergie augmente. En utilisant un flux de plasma, il serait possible d’éviter ce problème de détérioration.
Ces lasers plus puissants pourraient ouvrir la voie à de nombreuses avancées dans des domaines tels que l’accélération des particules et la technologie de fusion nucléaire.
Cet article présente les résultats étonnants d’une étude récente selon laquelle des groupes de photons ont été déplacés à des vitesses supérieures à celle de la lumière dans du plasma. Bien que cela ne permette pas de voyager plus vite que la lumière, cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de lasers plus puissants et des avancées dans des domaines tels que l’accélération des particules et la fusion nucléaire. Découvrez comment les physiciens ont réussi cette prouesse et les implications de cette avancée dans cet article complet.
