Prendre l'avion fait-il moins vieillir ? La physique derrière une question qui semble absurde

La réponse courte est oui. La réponse longue est oui, mais préparez-vous à être déçus.

Lorsque vous êtes dans un avion en croisière à 10 000 mètres d'altitude, le temps s'écoule un peu différemment pour vous que lorsque vous êtes au sol. Il ne s'agit pas d'une sensation, ni d'une métaphore sur la lenteur de l'attente à l'aéroport. C'est de la physique, et c'est mesurable. Einstein l'a prédit il y a plus d'un siècle et quelqu'un a eu la patience de le vérifier de la manière la plus littérale possible.

Deux horloges atomiques achètent un billet d'avion

Nous sommes en 1971 et deux physiciens américains, Joseph Hafele et Richard Keatingils avaient un problème de budget. Ils voulaient tester la théorie de la relativité d'Einstein sur le terrain, mais ne disposaient pas d'un laboratoire spatial ni d'équipements particulièrement sophistiqués. Ce qu'ils avaient, c'était trois horloges atomiques, précises à la nanoseconde près, et une idée aussi simple que brillante.

Ils ont quitté une des montres de l'aéroportà Washington. Ils ont ensuite acheté des billets d'avion, hébergé l'autre deux horloges sur les sièges et les a envoyées dans le monde entier, un à l'est et un à l'ouest. Lorsque les avions ont atterri, ils ont comparé les temps marqués par les trois horloges.

Les résultats ont confirmé les prévisions de la relativité restreinte et généraleLes montres qui avaient volé indiquaient des heures différentes de celles laissées au sol, avec des différences de l'ordre de la nanoseconde. Une différence que l'on ne remarque pas en regardant la montre à son poignet, mais qui suffit à prouver qu'Einstein avait raison depuis le début. L'expérience est relatée en détail sur le site Asymétries, le magazine de l'INFNl'Institut national de physique nucléaire.

Parce que le temps ne s'écoule pas de la même façon pour tout le monde

Deux effets entrent en jeu lorsque vous êtes à bord d'un avion, et ils vont dans des directions opposées.

Le premier concerne l'altitude. À 10 000 mètres, la gravité terrestre est légèrement inférieur par rapport au sol. La relativité générale d'Einstein dit que là où la gravité est moindre, le temps s'écoule plus vite. L'altitude aurait donc tendance à vous faire vieillir un peu plus vite que si vous restiez à la maison.

La deuxième concerne la vitesse. Un avion de ligne vole à environ 900 kilomètres par heure. La relativité restreinte dit que plus on va vite, plus le temps ralentit pour vous par rapport à un observateur immobile. Cet effet va dans le sens inverse du premier et prévaut sur les vols commerciaux.

Le résultat net est que dans l'air, on vieillit un peu moins de ceux qui vous attendent au sol. Très peu signifie quelques dizaines de nanosecondes par heure de vol. Une nanoseconde est un milliardième de seconde. Faites le calcul en termes de longévité.

Combien de temps gagnez-vous exactement ?

Un grand voyageur qui prend l'avion 100 heures par an accumule un avantage de quelques milliers de nanosecondes. Matteo Rainisioqui vole plus de 100 heures par an, gagne peut-être quelques centaines de milliers de nanosecondes. Au cours d'une vie de vol, nous parlons de fractions de millisecondes. Pas assez pour s'en rendre compte dans le miroir, pas assez pour reporter un examen médical, pas assez pour justifier le coût d'un billet en classe affaires en tant qu'investissement dans la santé.

Pour mettre ce chiffre en perspective, dormir une nuit de plus, faire une promenade d'une demi-heure ou manger un légume au lieu d'une chips a un effet multiplié par un milliard sur l'espérance de vie. Einstein est fascinant, mais le régime méditerranéen surpasse la physique relativiste lorsqu'il s'agit de bien vieillir.

Le revers de la médaille à prendre en compte

Cependant, il y a une partie de l'histoire qui est généralement oubliée lorsqu'on parle d'avions et de vieillissement, et elle va exactement dans la direction opposée.

A l'altitude de croisière, l'atmosphère est plus fine et protège moins contre les le rayonnement cosmique provenant de l'espace. Il en résulte qu'au cours d'un vol, vous êtes exposé à une dose de rayonnements ionisants supérieure à celle que vous recevez au niveau de la mer. Pour un passager qui prend l'avion plusieurs fois par an, c'est tout à fait négligeable. Mais pour quelqu'un qui vole des centaines d'heures par an, le problème est suffisamment grave pour faire l'objet d'une réglementation. L'autorité de l'aviation civile classe les pilotes et le personnel de cabine dans les catégories suivantes travailleurs exposés aux rayonnements ionisingavec des limites d'exposition annuelles et des contrôles périodiques, comme c'est le cas pour les personnes travaillant dans des environnements comportant d'autres sources de rayonnement.

Ironiquement, l'avion vous fait vieillir moins vite d'un point de vue relativiste et plus vite d'un point de vue biologique, pour des raisons complètement différentes et avec des effets qui ne sont pas du tout équivalents.

Vaut-il mieux prendre l'avion pour vivre plus longtemps ?

D'un point de vue strictement physique, oui. D'un point de vue pratique, la question n'a guère de sens. Les nanosecondes gagnées grâce à la dilatation du temps sont réelles mais n'ont aucune incidence sur les décisions concernant votre santé ou votre longévité.

La prochaine fois que vous serez coincé sur un long trajet, les genoux contre le siège avant et votre masque à oxygène vous regardant d'en haut, vous pourrez vous dire que, techniquement, vous vieillissez un peu plus que toutes les personnes que vous connaissez. C'est une maigre consolation, nous l'admettons, mais elle est confirmée par Einstein lui-même.