Günter Nimtz - Günter Nimtz
Günter Nimtz | |
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 Nimtz montrant des éléments de son expérience à double prisme dans les laboratoires de l'Université de Coblence.
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| Née | 22 septembre 1936 |
| Nationalité | Allemand |
| mère nourricière | Université de Vienne |
| Carrière scientifique | |
| Des champs | La physique |
| Établissements | Université de Cologne |
Günter Nimtz (né le 22 septembre 1936) est un physicien allemand travaillant au 2e institut de physique de l' université de Cologne en Allemagne. Il a étudié les semi-conducteurs à faible écart et les cristaux liquides et a participé à plusieurs études interdisciplinaires sur l'effet du rayonnement électromagnétique non ionisant dans les systèmes biologiques. Sa réputation internationale résulte principalement d'expériences qui, selon lui, montrent que les particules peuvent voyager plus vite que la vitesse de la lumière ( c ) lorsqu'elles subissent un effet tunnel quantique .
Carrière universitaire
Günter Nimtz a étudié le génie électrique à Mannheim et la physique à l'Université de Heidelberg. Il est diplômé de l' Université de Vienne et est devenu professeur de physique à l'Université de Cologne en 1983. En 1977, il a été associé de recherche pour l'enseignement et la recherche à l'Université McGill, Montréal/Canada. Il a obtenu le statut émérite en 2001. En 2004, il a été professeur invité à l' Université de Shanghai et à l' Université des postes et télécommunications de Pékin . De 2001 à 2008, il a enseigné et fait de la recherche fondamentale à l' Université de Coblence-Landau .
Recherche et développement industriel
En 1993, Günter Nimtz et Achim Enders ont inventé un nouvel absorbeur pour les chambres anéchoïques électromagnétiques . Il est basé sur un film métallique de 10 nanomètres d'épaisseur placé sur un support pyramidal incombustible (brevet américain : 5 710 564 et autres pays). Chez E. Merck Company / Darmstadt, Nimtz a conçu un appareil pour la production d'aérosols céramiques (breveté et appliqué, 1992).
Nimtz et ses coauteurs étudient l'effet tunnel quantique supraliminal depuis 1992. Leur expérience impliquait que des micro-ondes soient envoyées à travers deux prismes séparés dans l'espace ou à travers des guides d'ondes filtrés en fréquence. Dans ce dernier cas, soit un guide d'ondes sous-dimensionné supplémentaire, soit une structure de réseau réfléchissante avait été utilisé. En 1994, Nimtz et Horst Aichmann ont réalisé une expérience d'effet tunnel dans les laboratoires de Hewlett-Packard, après quoi Nimtz a déclaré que l'onde porteuse modulée en fréquence (FM) transportait un signal 4,7 fois plus rapide que la lumière en raison de l'effet de l'effet tunnel quantique . Récemment, cette expérience a été reproduite avec succès par Peter Elsen et Simon Tebeck et a représenté au "Jugend forscht" le concours des élèves allemands de physique 2019. Ils ont remporté le premier prix de Rheinland-Pfalz et le prix Heraeus d'Allemagne.
Alfons Stahlhofen et Nimtz dans un article de 2006 ont décrit une expérience qui a envoyé un faisceau de micro-ondes vers une paire de prismes. L'angle permettait une réflexion interne totale et la mise en place d'une onde évanescente . Parce que le deuxième prisme était proche du premier prisme, de la lumière s'est infiltrée à travers cet espace. Les ondes transmises et réfléchies sont arrivées aux détecteurs en même temps, bien que la lumière transmise ait également parcouru la distance de l'intervalle. C'est la base de l'affirmation d'une transmission d'informations plus rapide que c.
Nimtz et ses collègues ont affirmé que le temps de tunneling mesuré est passé à l'avant de la barrière, alors qu'à l'intérieur de la barrière, aucun temps n'est passé. Ce résultat a été observé dans plusieurs barrières tunnel et dans divers domaines. Le tunneling en temps zéro a déjà été calculé par plusieurs théoriciens.
Les opposants scientifiques et leurs interprétations
Chris Lee a déclaré qu'il n'y a pas de nouvelle physique impliquée ici, et que la transmission apparente plus rapide que c peut être expliquée en examinant attentivement la façon dont le temps d'arrivée est mesuré (que ce soit la vitesse de groupe ou une autre mesure). Des articles récents d' Herbert Winful soulignent des erreurs dans l'interprétation de Nimtz. Ces articles proposent que Nimtz a fourni une confirmation expérimentale plutôt triviale pour la Relativité Générale. Winful dit qu'il n'y a rien de spécifiquement quantique dans l'expérience de Nimtz, qu'en fait les résultats sont en accord avec les prédictions de l'électromagnétisme classique ( équations de Maxwell ), et que dans l'un de ses articles sur l'effet tunnel à travers des guides d'ondes sous-dimensionnés, Nimtz lui-même avait écrit « Donc micro-ondes l'effet tunnel, c'est-à-dire la propagation de modes évanescents guidés, peut être décrit avec un degré de précision extrêmement élevé par une théorie basée sur les équations de Maxwell et sur l'approche du temps de phase." (Ailleurs, Nimtz a soutenu que puisque les modes évanescents ont un nombre d'onde imaginaire, ils représentent une "analogie mathématique" avec l'effet tunnel quantique , et que "les modes évanescents ne sont pas entièrement descriptibles par les équations de Maxwell et la mécanique quantique doit être prise en considération." Étant donné que les lois de Maxwell respectent la relativité restreinte, Winful soutient qu'une expérience qui peut être décrite en utilisant ces lois ne peut pas impliquer une violation de la causalité relativiste (qui serait impliquée par la transmission d'informations plus rapidement que la lumière). lumière. Le délai mesuré est la durée de vie de l'énergie stockée s'échappant des deux côtés de la barrière. L'égalité des délais de transmission et de réflexion est ce à quoi on s'attend pour l'énergie s'échappant des deux côtés d'une barrière symétrique.
Aephraim M. Steinberg de l' Université de Toronto a également déclaré que Nimtz n'a pas démontré de violation de causalité (ce qui serait impliqué en transmettant des informations plus rapidement que la lumière). Steinberg utilise également un argument classique. Dans un article du New Scientist , il utilise l'analogie d'un train voyageant de Chicago à New York, mais déposant des wagons à chaque gare en cours de route, de sorte que le centre du train avance à chaque arrêt ; de cette façon, la vitesse du centre du train dépasse la vitesse de n'importe laquelle des voitures individuelles. Herbert Winful soutient que l'analogie avec le train est une variante de "l'argument de remodelage" pour les vitesses de tunnel supraluminiques, mais il poursuit en disant que cet argument n'est pas réellement étayé par des expériences ou des simulations, qui montrent en fait que l'impulsion transmise a la même longueur et forme comme l'impulsion incidente. Au lieu de cela, Winful soutient que le retard de groupe dans le tunneling n'est pas réellement le temps de transit de l'impulsion (dont la longueur spatiale doit être supérieure à la longueur de la barrière pour que son spectre soit suffisamment étroit pour permettre le tunneling), mais est plutôt la durée de vie de l'énergie stockée dans une onde stationnaire qui se forme à l'intérieur de la barrière. Étant donné que l'énergie stockée dans la barrière est inférieure à l'énergie stockée dans une région sans barrière de même longueur en raison d'interférences destructives, le délai de groupe pour que l'énergie s'échappe de la région barrière est plus court qu'il ne le serait dans l'espace libre, ce qui selon Winful, c'est l'explication de l'effet tunnel apparemment supraluminique. Cela devient manifestement faux dans une configuration de guide d'ondes stationnaire à des fréquences inférieures à la fréquence de coupure.
En dehors de ces interprétations étranges, d'autres auteurs ont publié des articles affirmant que l'effet tunnel quantique ne viole pas la notion relativiste de causalité, et que les expériences de Nimtz (qui sont de nature purement classique) ne la violent pas non plus. Certaines interprétations théoriques oppositionnelles ont été publiées.
L'interprétation de Nimtz
Nimtz et d'autres soutiennent qu'une analyse de la forme du signal et du spectre de fréquence a mis en évidence qu'une vitesse de signal supraluminique a été mesurée et que l'effet tunnel est la seule et unique violation observée de la relativité restreinte. Cependant - contrairement à leurs adversaires - ils soulignent explicitement que cela ne conduit pas à une violation de la causalité primitive : en raison de l'étendue temporelle de tout type de signal, il est impossible de transporter des informations dans le passé. Après tout, ils prétendent que l'effet tunnel peut généralement être expliqué avec des photons virtuels , les particules étranges introduites par Richard Feynman et montrées pour les modes évanescents par Ali et par Cargnilia et Mandel. En ce sens, il est courant de calculer le nombre d'onde tunnel imaginaire avec les équations de Helmholtz et de Schrödinger comme Günter Nimtz l'a fait et Herbert Winful l'a fait dans . Cependant, Nimtz souligne que finalement le temps de tunneling final a toujours été obtenu par l'approche du temps de phase de Wigner. In et Günter Nimtz soulignent que de tels modes évanescents n'existent que dans la région d'énergie classiquement interdite. Par conséquent, ils ne peuvent être expliqués par la physique classique ni par les postulats de la relativité restreinte : Une énergie négative des modes évanescents découle du nombre d'onde imaginaire, c'est-à-dire de l'indice de réfraction imaginaire selon la relation de Maxwell pour les champs électromagnétiques et élastiques. Dans sa dernière publication, Günter Nimtz souligne à nouveau explicitement que le tunneling est en effet confronté à la relativité restreinte et que toute autre affirmation doit être considérée comme incorrecte.
Expériences associées
Il a ensuite été affirmé par le groupe Keller en Suisse que l'effet tunnel des particules se produit effectivement en temps réel zéro. Leurs tests impliquaient des électrons tunnel, où le groupe a fait valoir qu'une prédiction relativiste pour le temps de tunnel devrait être de 500 à 600 attosecondes (une attoseconde est un quintillionième de seconde). Tout ce qui pouvait être mesuré était de 24 attosecondes, ce qui est la limite de la précision du test. Encore une fois, cependant, d'autres physiciens pensent que les expériences d'effet tunnel dans lesquelles les particules semblent passer des temps anormalement courts à l'intérieur de la barrière sont en fait entièrement compatibles avec la relativité, bien qu'il y ait un désaccord quant à savoir si l'explication implique un remodelage du paquet d'ondes ou d'autres effets.
Conclusions temporelles et recherches futures
L'interprétation de Nimtz est basée sur la théorie suivante : L'expression dans le propagateur de photons Feynman signifie qu'un photon a la plus grande probabilité de voyager exactement à la vitesse de la lumière , mais il a une probabilité non nulle de violer les lois de la relativité restreinte, comme un " photon virtuel », sur des échelles de temps et de longueur courtes. Alors qu'il serait impossible de transporter des informations sur des échelles de temps cosmologiquement pertinentes en utilisant le tunneling (la probabilité de tunneling est tout simplement trop petite si la région classiquement interdite est trop grande), sur des échelles de temps et de longueur courtes, les photons tunnels sont autorisés à se propager plus rapidement que la lumière. , compte tenu de leur propriété en tant que particules virtuelles. La probabilité de propagation du photon est non nulle même si la fréquence angulaire oméga du photon n'est pas égale au produit de la vitesse de la lumière c et de la quantité de mouvement de l'onde p . Nimtz a écrit plus en détail sur les signaux et l'interprétation décrite des expériences d'effet tunnel FTL.
Bien que ses résultats expérimentaux soient bien documentés depuis le début des années 1990, l'interprétation par Günter Nimtz des implications de ces résultats représente un sujet très débattu, que de nombreux chercheurs considèrent comme incorrect (voir ci-dessus, #Les opposants scientifiques et leurs interprétations ). Certaines études oppositionnelles sur le tunneling en temps zéro ont été publiées. Les descriptions courantes des signaux de tunneling FTL présentées dans la plupart des manuels et articles sont corrigées en conclusions finales selon Brillouin et d'autres physiciens importants.
Œuvres choisies
- AA Stahlhofen, G. Nimtz, Les modes évanescents sont des photons virtuels , Europhysics Letters, Vol. 76, p. 189-195 (2006)
- G. Nimtz, Les modes évanescents violent-ils la causalité relativiste ? Notes de cours en physique, vol. 702, pp. 509-534, (2006)