Mardi 2 août 2011
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07:00
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Publié dans : Interview / Débat
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Le vide quantique, source d'énergie et d'émerveillement (1h23) est une conférence scientifique donnée le 2 décembre 2003 par Michel Spiro, directeur de
l'IN2P3.
Pour le physicien, le vide a toujours été une notion extrêmement difficile à définir. La physique quantique, en particulier, vient compliquer la définition du vide. Il est possible de considérer qu'un système dans le vide est isolé, c’est-à-dire non perturbé par une force extérieure. Néanmoins la mécanique quantique prévoit de nombreux effets apparaissant dans le vide, on parle alors de vide quantique.
Les inégalités d'Heisenberg plus connues sous le nom de principe d'incertitude, sont une conséquence directe de la dualité onde-corpuscule. L'une d'elle est la Constante de Planck normalisée. Cette équation signifie que le produit de l'incertitude sur l'énergie par l'incertitude sur le temps est obligatoirement supérieur à une valeur non nulle. Ce qui veut dire qu'il est possible d'emprunter de l'énergie au vide pendant un temps très court. C'est ce mécanisme qui est à l'origine des fluctuations du vide.
L'équation la plus célèbre de la physique E=mc2 traduit l'équivalence entre masse et énergie. Donc en empruntant de l'énergie au vide il est possible de créer des particules massives. Ce mécanisme est à l'origine de l'apparition de paires de particules virtuelles. Ainsi en mécanique quantique le vide est rempli de particules virtuelles apparaissant pendant un temps très bref avant de disparaître. Ces particules virtuelles apparaissent en théorie quantique des champs, leurs effets impliquent des corrections sur les calculs, dans les théories dites re-normalisables. Ces calculs relativement compliqués sont bâtis sur les règles des diagrammes de Feynman. Celles-ci viennent d'être comprises par des travaux de Pierre Cartier et Alain Connes.
La manifestation expérimentale la plus flagrante des fluctuations du vide est la force de Casimir. Entre deux miroirs plans parfaits s'exerce une force attractive qui a pour origine les fluctuations du vide. C'est aujourd'hui un fait expérimental parfaitement vérifié.
Le premier effet observé des fluctuations du vide est le dédoublement des raies d'émissions dans les spectres atomiques. Ce dédoublement crée des particules virtuelles qui peuvent interagir avec des particules réelles.
Stephen Hawking explique également l'évaporation des trous noirs à l'aide des fluctuations du vide. Sous l'effet de l'intense champ gravitationnel de ces astres, le vide quantique se trouve affecté, ce qui entraîne l'apparition d'un rayonnement de corps noir.
"Rien ne se créé, rien ne se perd, tout se transforme." Dans l'univers, un système ne peut gagner de l'énergie que si un autre système en perd une quantité équivalente, c'est le principe de la conservation de l'énergie. La quantité d'énergie globale contenue dans l'Univers serait alors constante.
Voir aussi :
Pour le physicien, le vide a toujours été une notion extrêmement difficile à définir. La physique quantique, en particulier, vient compliquer la définition du vide. Il est possible de considérer qu'un système dans le vide est isolé, c’est-à-dire non perturbé par une force extérieure. Néanmoins la mécanique quantique prévoit de nombreux effets apparaissant dans le vide, on parle alors de vide quantique.
Les inégalités d'Heisenberg plus connues sous le nom de principe d'incertitude, sont une conséquence directe de la dualité onde-corpuscule. L'une d'elle est la Constante de Planck normalisée. Cette équation signifie que le produit de l'incertitude sur l'énergie par l'incertitude sur le temps est obligatoirement supérieur à une valeur non nulle. Ce qui veut dire qu'il est possible d'emprunter de l'énergie au vide pendant un temps très court. C'est ce mécanisme qui est à l'origine des fluctuations du vide.
L'équation la plus célèbre de la physique E=mc2 traduit l'équivalence entre masse et énergie. Donc en empruntant de l'énergie au vide il est possible de créer des particules massives. Ce mécanisme est à l'origine de l'apparition de paires de particules virtuelles. Ainsi en mécanique quantique le vide est rempli de particules virtuelles apparaissant pendant un temps très bref avant de disparaître. Ces particules virtuelles apparaissent en théorie quantique des champs, leurs effets impliquent des corrections sur les calculs, dans les théories dites re-normalisables. Ces calculs relativement compliqués sont bâtis sur les règles des diagrammes de Feynman. Celles-ci viennent d'être comprises par des travaux de Pierre Cartier et Alain Connes.
La manifestation expérimentale la plus flagrante des fluctuations du vide est la force de Casimir. Entre deux miroirs plans parfaits s'exerce une force attractive qui a pour origine les fluctuations du vide. C'est aujourd'hui un fait expérimental parfaitement vérifié.
Le premier effet observé des fluctuations du vide est le dédoublement des raies d'émissions dans les spectres atomiques. Ce dédoublement crée des particules virtuelles qui peuvent interagir avec des particules réelles.
Stephen Hawking explique également l'évaporation des trous noirs à l'aide des fluctuations du vide. Sous l'effet de l'intense champ gravitationnel de ces astres, le vide quantique se trouve affecté, ce qui entraîne l'apparition d'un rayonnement de corps noir.
"Rien ne se créé, rien ne se perd, tout se transforme." Dans l'univers, un système ne peut gagner de l'énergie que si un autre système en perd une quantité équivalente, c'est le principe de la conservation de l'énergie. La quantité d'énergie globale contenue dans l'Univers serait alors constante.
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