La mécanique quantique est déjà un casse-tête, avec des particules qui existent dans plusieurs états à la fois et des fonctions d'onde qui s'effondrent quand on les regarde de trop près. Maintenant, un groupe international de physiciens a découvert que si l'on prend certaines explications alternatives au sérieux, le temps lui-même devient un peu flou.

Avec le financement du Foundational Questions Institute (FQxI), des chercheurs dirigés par Nicola Bortolotti du Musée et Centre de Recherche Enrico Fermi (CREF) à Rome ont examiné deux modèles de collapse quantique : le modèle Diósi-Penrose et la localisation spontanée continue. Leurs travaux, publiés dans Physical Review Research, montrent que si ces modèles sont corrects, le temps aurait une incertitude intrinsèque – une limite fondamentale à la précision avec laquelle une horloge peut le mesurer.

« Ce que nous avons fait, c'est prendre au sérieux l'idée que les modèles de collapse pourraient être liés à la gravité », a déclaré Bortolotti. « Et puis nous avons posé une question très concrète : qu'est-ce que cela implique pour le temps lui-même ? »

L'équipe, qui comprenait également Catalina Curceanu, Kristian Piscicchia, Lajos Diósi et Simone Manti, a établi une relation quantitative entre le modèle de localisation spontanée continue et les fluctuations de l'espace-temps causées par la gravité. Le résultat : une minuscule oscillation dans le tissu du temps, bien trop petite pour affecter même les horloges atomiques les plus avancées.

« L'incertitude est de plusieurs ordres de grandeur en dessous de tout ce que nous pouvons actuellement mesurer, donc elle n'a aucune conséquence pratique pour la mesure du temps au quotidien », a déclaré Curceanu. « Nos résultats montrent explicitement que les technologies modernes de chronométrage ne sont absolument pas affectées », a ajouté Piscicchia.

La recherche s'appuie sur des décennies de tentatives pour concilier la mécanique quantique avec la relativité générale, qui traitent le temps de manières fondamentalement différentes. En mécanique quantique, le temps est un paramètre externe ; en relativité, il s'étire et se courbe. La nouvelle étude suggère que les modèles de collapse pourraient indiquer un lien plus profond entre le comportement quantique, la gravité et le temps.

Curceanu a salué le soutien rare pour une recherche aussi fondamentale. « Il n'y a pas beaucoup de fondations dans le monde qui soutiennent la recherche sur ces types de questions fondamentales sur l'univers, l'espace, le temps et la matière », a-t-elle déclaré. « Notre travail montre que même les idées radicales sur la mécanique quantique peuvent être testées par des mesures physiques précises, et que, rassurant, la mesure du temps reste l'un des piliers les plus stables de la physique moderne. »

Les travaux ont été partiellement soutenus par le programme Consciousness in the Physical World du FQxI.