Deuxième divisé en un quatrillon
Le yoctoseconde est le plus court intervalle de temps qu'il ya aujourd'hui, à savoir un quadrillion d'une seconde. Il est facile de définir un intervalle plus réduit, au moins mathématiquement, mais en pratique c'est la frontière des êtres humains.
Ce n'est rien, le temps que la lumière prend pour traverser le noyau d'un atome côte à côte. Et étant si court, ce temps va au-delà de notre intuition. L'astronome Carl Sagan disait : Notre capacité d'appropriation du monde, que nous appelons le bon sens, dépend de certaines échelles de taille, de vitesse et de temps qui correspondent aux êtres humains. Nous sommes en mesure de prendre conscience de choses qui ont une longueur entre dix et plusieurs kilomètres d'un millimètre, qui durent moins d'une seconde à une vie complète, etc. ".
Cependant, s'il y a plus d'échelles que celles qui nous correspondent, plus courtes et plus longues. Au début, l'homme a exploré. Avec le temps, il a commencé à utiliser ce qui a été découvert dans cette exploration et a finalement besoin de contrôler ces temps.
Pas de montre
L'exploration a déjà atteint le territoire de la yoctoseconde, mais son utilisation se trouve dans la zone des intervalles de temps plus longs un million de fois, dans les athmosecondes. La recherche du yoctoseconde se trouve très au début (le préfixe yocto lui-même a été approuvé en 1991 dans le Système International d'Unités il y a seulement vingt ans), tandis que les lasers fonctionnant à l'échelle de l'athtoseconde existent dans les laboratoires de physiciens.
"Il n'y a actuellement aucune technique de mesure du yoctoseconde. Mais cette situation est fréquente », affirme le physicien Jörg Evers, chef de l'équipe qui mène des recherches au centre de physique nucléaire de l'Institut Max Planck. Par exemple, ils ont dû inventer de nouvelles techniques de détection pour mesurer les impulsions d'attoseconde émises par les derniers lasers. Nous cherchons maintenant des idées pour développer des techniques qui mesurent les impulsions de yoctoseconde. La principale raison de penser que ces impulsions ne durent que quelques yoctosecondes est qu'elles sont émises par un plasma quark-gluon qui ne dure que quelques yoctosecondes".
Mais l'argument donne une roue de sorcières. Comment savez-vous combien de plasma dure si vous ne pouvez pas mesurer? Les physiciens théoriques ont la réponse.
Le plasma d'Evers est composé de quarkes et de gluons, des particules qui ne sont pas libres dans la nature, comme le plasma. En fait, les quarks sont des composants de protons et de neutrons reliés entre eux par l'action des gluons. Par conséquent, ces particules sont les composants de base du noyau des atomes. En se détachant du noyau, ils ne restent pas entiers, mais se désintègrent dans d'autres particules. La durée de cet événement est celle calculée par les physiciens théoriques. Avec une grande précision, Evers sait que la vie du plasma quark-gluon est de plusieurs yoctosecondes.
Un problème énergétique
Travailler à ce moment-là est très limité, pour l'instant n'a qu'un intérêt théorique. Vous ne pouvez pas faire, par exemple, un laser basé sur un plasma quark-gluon.
« Le plus grand accélérateur d'ions lourds au monde est nécessaire pour créer ce plasma », déclare Evers. Il existe des propositions théoriques pour générer des impulsions laser sur l'échelle des zeptosecondes (mille fois plus longues que les yoctosecondes). Mais dans la pratique, pour le moment, il n'a pas été atteint. Ces propositions sont basées sur la faible force nucléaire et notre théorie va encore plus loin : elle est basée sur la force nucléaire forte ».
Et si c'était possible, à quoi servirait-il ? Il est difficile d'imaginer. Actuellement, les lasers avec des impulsions plus courtes, qui émettent des impulsions d'attoseconde, ont été utilisés pour étudier les mouvements des électrons en temps réel. Et un laser d'échelle de yoctoseconde pourrait servir à suivre quelque chose un million de fois plus rapide.
Cependant, en plus d'être techniquement difficile, les physiciens devraient affronter un autre problème. « Par le principe d'incertitude de Heissenberg, travailler aux yoctosecondes suppose très peu de précision dans la mesure de l'énergie », affirme le physicien du DIPC Pedro Miguel Etxenike.
Par exemple, l'énergie d'un rayon de lumière est mesurée avec une grande précision pendant une seconde. C'est comme mesurer l'énergie "moyenne" en une seconde. Mais si nous mesurons son énergie dans une certaine microseconde, l'erreur est plus grande. Beaucoup plus. Et en analysant un temps beaucoup plus petit, l'erreur sera encore plus grande. Connaître l'énergie de la foudre dans un certain yoctoseconde est presque impossible. "En faisant les calculs, l'erreur est de 662 MeV", dit Etxenike. Autrement dit, on ne peut pas savoir si ce rayon de lumière contient une petite énergie des radiofréquences ou une gigantesque énergie des rayons cosmiques.
Ce n'est pas une difficulté technique, mais une loi de la nature. Cela signifie qu'il s'agit d'un principe universel. Ce principe fait que les informations qui peuvent être reçues d'un système sont très limitées. Un exemple est le couple de temps et d'énergie (il ya d'autres couples). Une fois les analyses terminées, on perd la perception de l'autre. Par conséquent, travailler sur l'échelle de yoctoseconde ne présente pas nécessairement des avantages.
Cependant, les physiciens ne ferment pas la porte pour travailler avec des temps plus courts. "Personne ne sait où est la limite", dit Evers. Mais il est très difficile d'avancer sur cette voie. Dans notre proposition, le temps que la lumière prend pour traverser le plasma quark-gluon est une limite pour créer des impulsions. Par conséquent, je pense que dans un proche avenir il n'y aura pas de sources qui émettent des impulsions plus courtes".
Cependant, il y a une raison d'essayer de réduire les limites des intervalles; la zeptoseconde (10-21 s), l'athtoseconde (10-18”) et la femtoseconde (10-15”) ont provoqué la même réflexion que la yoctoseconde. Et actuellement le laser de zeptosecondes est en projet, le plus douteux est dans les laboratoires et dans le processus de commercialisation de la plus douzaine. Cette dernière, en outre, a déjà été utilisée pour analyser le mécanisme atomique de la combustion et pour créer des moteurs plus efficaces. Par conséquent, pourquoi ne peut pas arriver la même chose avec le yoctoseconde à l'avenir? Le temps le dira.
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