Pour la première fois, une expérience confirme
que les lois de la thermodynamique restent vraies au niveau
quantique. Cela signifie que vous ne pouvez pas retirer le lait que
vous avez versé dans votre café...
Le temps va toujours de l’avant et c’est parce que la seconde loi de
la thermodynamique stipule qu’au fil du temps, tous les systèmes
deviennent de plus en désordonnés ou augmentent en entropie. Et ce
processus est irréversible d’où le fait que le temps va toujours de
l’avant. Mais des physiciens théoriciens avaient suggéré qu’au
niveau quantique, le processus pouvait se dérouler dans les deux
sens.
Quand on commence à traiter avec des particules infimes, les lois de
la physique telles que l’équation de Schrödinger sont temporellement
symétriques ou réversibles. En théorie, on ne peut pas distinguer un
processus qui va vers l’avant ou l’arrière dans des processus
microscopiques, affirme Lisa Zyga dans
Physical Review Letters.
Mais des physiciens de la
Federal University of ABC au Brésil ont conduit une
expérience qui confirme que ces théories ne correspondent pas avec
la réalité. Et que les processus thermodynamiques restent
irréversibles dans des systèmes quantiques. Mais ils ne comprennent
pas pourquoi c’est le cas.
Notre expérience montre la nature irréversible des dynamiques
quantiques, mais on ne l’explique pas à ce niveau microscopique
selon Mauro Paternostro de la
Queen’s University en Irlande. Mais comment tester les lois
de la thermodynamique dans un système quantique ? Les scientifiques
ont besoin de créer un système quantique isolé et observer
l’inversion d’un processus naturel. Pour cette expérience, les
chercheurs ont utilisé une grande quantité d’atomes de carbone 13
dans du chloroforme liquide. Ensuite, ils ont inversé leurs spins
nucléaires en utilisant un champ magnétique oscillant. Et ils ont
utilisé une autre pulsation magnétique pour inverser de nouveau les
spins.La flèche du temps ne peut
s'inverser
Si le processus était réversible, alors les spins auraient dû
retourner à leurs points de départ, mais ils ne l’ont pas fait selon
Zyga. En fait, ils ont vu que le second champ magnétique était
appliqué si rapidement que les spins des atomes ne pouvaient pas se
maintenir et que le système quantique isolé sortait de son
équilibre.
Les physiciens ont confirmé que l’entropie augmentait et cela prouve
que le processus thermodynamique est irréversible indépendamment de
la taille des particules. Cela signifie que la flèche du temps
existe même pour les plus petites particules dans l’univers et cela
défie les lois microscopiques de la physique. Et étant donné que
cela défie ces lois, alors cela suggère qu’il y a autre chose qui
empêche les systèmes quantiques d’être réversibles.
Et il faut le découvrir, car les chercheurs estiment que cela
permettrait d’avancer vers les appareils et les ordinateurs
quantiques. Un progrès pour gérer l’équation du temps dans les
processus thermodynamiques à un niveau quantique est un pas en avant
pour créer des thermo-machines qui exploitent les lois de la
mécanique quantique pour surpasser les limitations de performance
des appareils traditionnels selon Paternostro. Cela confirme une
fois de plus qu’on ne peut pas retourner dans le passé. Le passé est
déjà passé même à un niveau atomique.
Source :
Irreversibility and the Arrow of Time in a Quenched Quantum System
(Physical Review Letters 115, 190601). T. B. Batalhão, A. M. Souza,
R. S. Sarthour, I. S. Oliveira, M. Paternostro, E. Lutz, and R. M.
Serra.
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