la dilatation du temps est la différence dans la mesure du tempspour deux montres identiques et parfaitement synchronisée qui se produit lorsque l'une de ces horloges se déplace à une vitesse comparable à vitesse de la lumière ou même lorsqu'il fait l'objet d'une champ gravitationnel différent de ce que l'on trouve dans l'autre horloge. Le phénomène de dilatation temporelle a été prédit et expliqué théoriquement par le physicien allemand Albert Einsteinjenonen 1905.
Voir aussi :La dilatation temporelle et le paradoxe des jumeaux
Qu'est-ce que la dilatation du temps et comment se produit-elle ?
La dilatation du temps est comprise comme un décalagenonla mesure d'un intervalle de temps entre deux référentiels dont les horloges étaient préalablement synchronisées. Cette désynchronisation peut se produire dans deux situations différentes. Le premier est si l'un des référentiels se déplace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, c'est-à-dire environ 300 000 kilomètres par seconde. La seconde peut se produire lorsque l'une des références est dans une région de
potentiel gravitationnel différent du premier.
En pratique, la dilatation temporelle provoque la aiguilles de l'horloge"tourner plus lentement", comme si la durée conventionnelle de la seconde ou de la minute, par exemple, était légèrement augmentée. De plus, la dilatation temporelle produite par une vitesse élevée est réciproque pour les deux références, c'est-à-dire que lorsque l'un regarde l'autre, les deux remarqueront un passage du temps plus lent.
Cela n'arrive plus avec la dilatation temporelle causée par différencedansdomainegravitationnelle, puisque, dans ce cas, seul le corps soumis à un champ gravitationnel différent est soumis à la dilatation du temps. Ce type de dilatation s'explique par une généralisation de la théorie de la relativité restreinte, dite théorie de la relativité générale.
Voirégalement: Pourquoi même la lumière ne peut-elle pas s'échapper des trous noirs ?
Ne vous arrêtez pas maintenant... Y'a plus après la pub ;)
Expériences et preuves de dilatation du temps
La dilatation du temps, prévue par le Théorie de la relativité d'Einstein, a déjà été observé et mesuré dans un grand nombre d'expériences. On peut le voir dans :
accélérateurs de particules;
horloges atomiques;
satellites;
rayons cosmiques, particules énergétiques qui pénètrent dans l'atmosphère terrestre de toutes les directions de l'Univers.
Dans l'une de ces expériences, la présence d'une particule connue sous le nom de méson pi, à des hauteurs proches de la surface du Terre. Ces particules sont produites lorsqu'un rayon cosmique entre en collision avec un atome dans l'atmosphère, le désintégrant en une grande variété de particules plus petites.
Depuis l'époque de demi-vie du méson pi est très court, il ne devrait pas être possible de le voir à la hauteur de la mer, par exemple, mais seulement là où il se forme – plusieurs kilomètres de haut. Ce qui se passe dans ce cas, c'est que la vitesse à laquelle ces pions se déplacent, juste après la collision qui qu'ils créent, est si grand que, par rapport à la Terre, la durée de leur demi-vie s'étend considérablement. De cette façon, il est possible de les détecter à basse altitude. La découverte du méson pi par physicien brésilien César Lattes servi d'excellent preuveexpérimentaldonnedilatationdetemps.
Dans une autre expérience, deux horloges atomiques synchronisées ont été placées à des hauteurs différentes (l'une était à 33 centimètres au-dessus de l'autre) et mesurées pausesdanstempslégèrementbeaucoup de différents, puisque l'horloge qui était plus basse a connu une gravité plus intense. Cependant, il convient de noter que l'effet d'une telle dilatation temporelle est si faible que le décalage entre ces horloges n'était que de 90 milliardièmes de seconde en 80 ans de mesure.
Dans une variante de cette expérience, les physiciens ont réglé l'une des horloges pour qu'elle oscille à une vitesse de 10 m/s. Grâce à cela, ils ont également pu mesurer une différence de temps mesuré entre les deux horloges. Sur la base de ces expériences, nous savons aujourd'hui que, en montant les marches d'une échelle ou encore en voiture, même à faible vitesse, le le temps passe différemment pour nous tous.
Voir aussi :Sirius - l'un des accélérateurs de particules les plus modernes au monde est brésilien
Calcul de la dilatation du temps
Le calcul de dilatationtemporel est fait sur la base transformationsdansLorentz. Ces transformations ne sont rien de plus qu'un ensemble d'équations qui relient les intervalles de temps dans lesquels un événement se produit dans deux références distinctes.
Voir ci-dessous la formule utilisée pour calculer la dilatation temporelle due à la vitesse.
t0 – temps mesuré par l'observateur au repos (temps propre)
t – temps mesuré par l'observateur en mouvement
v – vitesse de l'observateur en mouvement
ç - vitesse de la lumière
La formule ci-dessus peut également être écrite de manière plus simple. Pour cela, on dit que le temps mesuré par l'observateur en mouvement est égal à la temps propre multiplié par un facteur de correction relativiste, connu sous le nom de facteur de Lorentz.
Faisons un Exemple avec la formule ci-dessus.
Supposons que deux horloges atomiques soient parfaitement synchronisées et que l'une d'elles soit réglée pour se déplacer à une vitesse de 0,6c (où c est la vitesse de la lumière dans le vide). Si 10 s se sont écoulées sur l'horloge au repos, combien de secondes se seront écoulées sur l'horloge se déplaçant à grande vitesse ?
Calculons le facteur de Lorentz avec les informations fournies. Regarder:
Enfin, pour obtenir le temps mesuré par le référentiel mobile, il faut multiplier le temps propre par le facteur de correction de Lorentz.
Sur la base du calcul, nous avons constaté que si l'une des horloges se déplaçait à une vitesse égale à 60% de la vitesse de la lumière (0,6c), un événement de 10 s verrait sa durée étendue à 12,5 s. Cependant, il est à noter que nous ne remarquerions une dilatation du temps que si nous observions l'événement à partir du référentiel au repos et vice versa.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
HELERBROCK, Rafael. "Dilatation du temps"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Consulté le 27 juin 2021.
La physique
Que diriez-vous d'en savoir plus sur la théorie de la relativité générale? Cette théorie, proposée par Einstein, est une généralisation de la théorie de la relativité restreinte et prend en compte les références non inertielles, c'est-à-dire celles qui présentent une accélération. Avec cette théorie, Einstein a montré que de grandes masses sont capables de déformer l'espace, de le plier.
La physique
Savez-vous quelle est la vitesse de la lumière? Dans le vide, la lumière peut voyager à une vitesse de 299 792 458 mètres par seconde. À ce jour, rien n'est connu pour pouvoir aller plus vite qu'elle. La vitesse de la lumière ne dépend pas de sa source émettrice, ni de ses observateurs, mais exclusivement du milieu dans lequel elle se propage.
