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Des expériences montrent les effets d’une quatrième dimension spatiale

Crédits : Pixabay / PIRO4D

À notre connaissance, nous ne pouvons expérimenter ce monde que dans trois dimensions spatiales : haut et bas, gauche et droite, et avant et arrière – plus une dimension temporelle. Il s’avère pourtant que dans deux laboratoires de physique bien distincts, des scientifiques ont trouvé un moyen de représenter une quatrième dimension spatiale.

Comme vous pouvez vous y attendre, les expériences impliquées sont en partie théoriques et touchent à la complexe mécanique quantique. En réunissant deux configurations 2D spécialement conçues, deux équipes distinctes de chercheurs originaires d’Europe et des États-Unis ont néanmoins pu entrevoir cette quatrième dimension spatiale à travers ce que l’on appelle l’effet Hall quantique, une certaine manière de restreindre et de mesurer des électrons.

« Physiquement, nous n’avons pas de système spatial en 4D, mais nous pouvons accéder à la physique quantique quantique 4D en utilisant ce système de dimension inférieure car le système de dimension supérieure est codé dans la complexité de la structure », note l’un des membres de l’équipe américaine Mikael Rechtsman, de l’Université d’État de Pennsylvanie. En d’autres termes, tout comme un objet en 3D projette une ombre en 2D, les scientifiques ont ici réussi à observer une ombre 3D potentiellement projetée par un objet en 4D – même si nous ne pouvons pas voir l’objet 4D lui-même. Cela pourrait débloquer de nouvelles découvertes dans les fondements mêmes de la science.

La configuration de l’équipe européenne a dans un premier temps utilisé des atomes refroidis à des températures proches du zéro absolu qui ont ensuite été placés dans un réseau 2D grâce à des lasers. L’équipe a ainsi pu mettre en œuvre une « pompe de charge » quantique pour exciter les atomes piégés et les faire bouger. De légères variations dans le mouvement repéré par les chercheurs correspondent à la façon dont un effet Hall quantique 4D se répercute. Cette observation confirme qu’une quatrième dimension spatiale peut être accessible, d’une manière ou d’une autre.

L’expérience américaine a également nécessité des lasers, cette fois pour contrôler la lumière lorsqu’elle traversait un bloc de verre. En manipulant les rayons lumineux pour simuler l’effet d’un champ électrique sur des particules chargées, les conséquences d’un effet Hall quantique 4D ont de nouveau pu être observées. Bien sûr, le fait d’être « coincés » dans la 3D ne nous ne permet pas d’accéder physiquement à ce monde en 4D. Toutefois les scientifiques pensent que la mécanique quantique pourrait nous en donner une idée, améliorant ainsi notre compréhension limitée de l’Univers.

Les résultats des deux expériences ont été publiés dans la revue Nature ici et ici.

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