Dilatation du temps

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Le phénomène de dilatation du temps décrit l'observation qu'une particule instable se déplaçant rapidement semble exister plus longtemps que la même particule au repos. Selon la théorie de la relativité, cela résulte du fait que la particule rapide possède une « horloge » qui bat plus lentement. La dilatation du temps est observée dans le rayonnement cosmique. Le rayonnement cosmique est composé de particules telles que le μ-méson. Le μ-méson a une durée de demi‑vie moyenne de 2,2 microsecondes (millionième de seconde).

Les mésons qui entrent dans l’atmosphère terrestre ont une vitesse très proche de celle de la lumière. Les mésons sont détectés et arrêtés. À une altitude de 2 000 mètres au-dessus du niveau de la mer, on observe en moyenne 568 mésons par heure. Avec une vitesse proche de celle de la lumière, les mésons mettent environ 6,6 µs pour atteindre le niveau de la mer. Le temps nécessaire pour atteindre le niveau de la mer, soit 6,6 µs, est 3 fois l’espérance de demi‑vie, de sorte qu’on s’attendrait à ce qu’en moyenne 1/8 (1/2 à la puissance troisième) des particules à 2 000 mètres au-dessus du niveau de la mer atteignent le niveau de la mer. On pourrait donc s’attendre à mesurer 71 mésons à cet endroit. Le nombre de mésons mesurés est toutefois de 412, presque 6 fois le nombre attendu. Apparemment, les mésons vivent plus longtemps lorsqu’ils se déplacent.

L’explication de la théorie de la relativité indique que le temps doit être corrigé selon la transformation de Lorentz. Apparemment, les mésons vivent un temps plus court que nous. La transformation du temps selon la théorie de la relativité est :

avec t’ le temps que le méson expérimente notre temps t. Selon cette approche, les mésons se déplacent à une vitesse d’environ 0,985 la vitesse de la lumière c. Est‑ce la confirmation expérimentale de la relativité du temps ? Non, il ne s’agit que d’un raisonnement cohérent du point de vue des conséquences théoriques de la SRT. Ce raisonnement suppose que le temps de désintégration du méson rapide est identique au temps de désintégration des mésons contraints de s’arrêter.

Nous discutons de l'ether. Il y a maintenant une interaction entre le méson en mouvement, avec une charge égale à celle de l'électron, et l'ether. L'énergie du mouvement est très élevée, si élevée qu'un méson peut devenir presque 6 mésons lorsque l'énergie cinétique est utilisée pour créer de nouveaux mésons.

L'électron peut éjecter l'énergie d'oscillation, l'énergie cinétique transformée, lorsqu'il est arrêté. L'électron ne se désintègre pas car il est extrêmement stable. Le méson, en revanche, n'est pas stable. Il se désintègre en microsecondes.

Lorsque le méson est contraint de s’arrêter, l’énergie cinétique le fera entrer en oscillation, comme l’électron. Le méson n’est toutefois pas capable d’éjecter l’énergie d’oscillation. Le temps de désintégration d’une particule instable dépend de l’énergie excédentaire, comparé à la situation la plus stable. La situation la plus stable est le repos, c’est‑à‑dire 0 degrés Kelvin.

Le méson à déplacement rapide est au repos avec l'ether. Le temps de désintégration d'une particule instable diminue lorsque l'énergie débordante, la température, augmente. L'énergie cinétique stimulera la particule à une oscillation lorsqu'elle est arrêtée. La durée de vie du méson doit décroître lorsqu'il est contraint à un « repos ».

Avec ether, la conclusion que le temps est relatif lorsque la dilatation du temps des mésons est observée est prématurée. Avec ether, on ne peut pas supposer que la durée de vie des particules instables reste la même après que l’énergie cinétique de la particule rapide soit transférée en énergie d’oscillation.

Au contraire, la durée de vie doit diminuer. On peut s’attendre à ce que la désintégration radioactive dépende de l’énergie débordante : l’énergie thermique. La constante de désintégration λ peut être supposée proportionnelle à l’énergie thermique excessive :

λ=λ_o(Ed+Ek)/Ed

où λ_o est la constante de désintégration à 0 degré Kelvin, Ek l’énergie cinétique transférée à la particule sous forme d’oscillation et Ed est l’énergie de désintégration nécessaire.

La dépendance de la température de la désintégration radioactive normale sera difficile à mesurer, car l'énergie thermique de la particule est très faible comparée à l'énergie de désintégration (Ek<<Ed).

Le meson, très instable, et se déplaçant à une vitesse extrême aura une énergie d’oscillation ajoutée qui influencera assurément la durée de vie. De ce point de vue, le temps de dilatation observé n’est plus la conséquence de la relativité du temps. La différence de temps, aussi ordinaire qu’elle puisse paraître, est très comparable à la diminution du temps de réaction chimique lorsque la température augmente.

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