Le mur de la relativite

L'antenne relativiste

L’EXPERIENCE

On peut comprendre qualitativement le rayonnement synchrotron en imaginant une « antenne relativiste »

Pendant un temps T déterminé, l’antenne émet un train d’onde composé d’un certain nombre de périodes. Ce train est localisé dans la zone de l’espace compris entre l’antenne et le « mur » situé à une distance égale à cT.

Imaginons que cette antenne se déplace à une vitesse v, comparable à celle, c, de la lumière. Elle vibre toujours à la même fréquence et, donc, le nombre de longueurs d’onde émises durant le temps T n’a pas varié. Le début du train se trouve nécessairement à la position de l’antenne et l’extrémité sur le « mur » puisque la vitesse de la lumière est restée égale à c dans le référentiel de l’observateur (hypothèse relativiste) : Donc le train est plus court et comme il contient autant de périodes, chacune est plus courte que précédemment. Lorsque la vitesse de l’antenne devient très proche de celle de la lumière, le train d’onde est littéralement « écrasé » sur le mur relativiste… et la longueur d’onde émise peut devenir arbitrairement petite. Elle dépend de la vitesse de l’antenne, laquelle va tendre asymptotiquement vers c lorsqu'on l’accélère. En pratique, cette antenne va être constituée de particules ultra-légères, tels des électrons, de manière à pouvoir les accélérer à des vitesses extrêmement proche de celle de la lumière (à 10^-9 = 1/100000000 près !).

Lorsque la vitesse de l'antenne, v, s'approche de c : l/l_i devient très petit = 10^-6 à 10^-10 en pratique: On passe du centimètre à l'Angström !! 

COMMENTAIRES

Ici, l'onde est compressée puisque le "mur relativiste" fait office de résistance. La position de l’observateur n’a aucune importance puisque le phénomène ne le concerne pas, la contraction des ondes est effective dans n’importe quel référentiel. Si cet observateur va à la même vitesse que l’antenne relativiste, il ne pourra que constater le raccourcissement des ondes proportionnel à la vitesse.

L'expérience constate la réalité d'un phénomène mais ne l'explique pas : il semble naturel, aller de soi, de rencontrer ce mur relativiste qui fonctionne comme une résistance. Quelle est sa cause, sa signification, comment un cortège d'ondes peut-il à la fois être en mouvement et résister à sa propre énergie qui l'actionne ? Comment, d'une façon plus générale, une action peut-elle résister à elle-même, agir et retenir dans le même temps à partir d'une même cause ? Il faut toujours l'intervention d'un agent extérieur pour expliquer une résistance au mouvement d'un objet physique. Ici, la relativité se trouve devant un véritable mur et ne nous fournit guère d’explications.