Effet Casimir
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
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© "Umar Mohideen "(U. California at Riverside)

La petite histoire  Up Page
Origine, raisons, hasard
Cette minuscule boule fournit la preuve que l'Univers sera en expansion pour toujours. Mesurant légèrement plus d'un dixième de millimètre, cette boule de déplace en direction d'un plateau lisse en réponse à l'énergie de fluctuation du vide de l'espace. L'attraction est connue sous le nom d'effet Casimir, d'après le nom de son découvreur, qui, il y a 50 ans, avait essayé de comprendre pourquoi les fluides tels que la mayonnaise se déplacent si lentement. Aujourd'hui, les preuves s'accumulent que la plupart de l'énergie de densité de l'Univers est dans une forme inconnue appelée énergie sombre. La forme et l'origine de l'énergie sombre sont presque complètement inconnues, mais on suppose que les fluctuations du vide sont en rapport avec l'Effet Casimir, mais générées par l'espace lui-même. Cette vaste et mystérieuse énergie sombre semble repousser gravitationnellement toute la matière et ainsi, provoquer l'expansion de l'Univers à jamais. Comprendre les fluctuations du vide est au premier plan des recherches, non seulement pour comprendre notre Univers, mais aussi pour empêcher que les parties des machines micro-mécaniques ne collent entre elles.

Comprendre simplement  Up Page
Vulgarisation, de 7 à 77 ans
Prédit par Hendrick Casimir en 1948. Force de Casimir critique prédite en 1978 par Michael Fosher et Pierre-Gilles de Gennes. Observé expérimentalement par Steven Lamoreaux en 1996.
L’effet Casimir est un pur résultat de la théorie quantique des champs. Il a été imaginé et calculé par le physicien hollandais Hendrick Casimir en 1948.
L’effet Casimir se manifeste sous la forme d’une force attractive très faible entre deux plaques métalliques parallèles plongées dans une cavité résonnante (boîte métallique hermétiquement fermée) en absence de champ électromagnétique.
 
Selon la théorie classique de l’électromagnétisme et la mécanique classique, les deux plaques devraient rester immobiles puisqu’il règne dans la cavité un vide absolu de tout champ. Pour pouvoir se mouvoir, les plaques métalliques ont besoin d’énergie qu’elles ne peuvent puiser nulle part.
 
Le vide est en fait bourré d’énergie qui n’est pas "matérialisée" sous forme de particules. Toutefois, sur de courtes durées, cette énergie peut se matérialiser en particules ou quanta dont la durée de vie est très brève. On les appelle des particules virtuelles.
 
Quoiqu’étant qualifiées de virtuelles, les effets de ces quanta (des photons dans notre cas) sont bel et bien réels.
 
Dans la cavité, des quanta virtuels (des photons virtuels) vont donc spontanément "émerger" du vide. Le spectre des longueurs d’onde de ces photons est continu mais du fait que la cavité est fermée, la plupart des fréquences vont être destructives et finalement seules quelques fréquences particulières (appelés modes de résonance) vont subsister dans la cavité. C’est là le phénomène classique de résonance dans une cavité résonante. Les modes de résonance sont caractérisés par le fait que la longueur d’onde du mode est un sous-multiple entier de la distance qui sépare les faces de la cavité. Le nombre de modes autorisés est donc proportionnel à la distance qui sépare les faces de la cavité.
 
Dans la configuration qui nous intéresse, il s’établit des résonances entre les faces de la cavité et les plaques et entre les plaques elles-mêmes. Si la distance entre les plaques est inférieure à leur distance avec les faces de la cavité, alors il existera davantage de modes de résonance entre les faces de la cavité et les plaques, qu’entre les plaques elles-mêmes. La pression de radiation qui s’exerce sur les faces « internes » des plaques est donc inférieure à celle qui s’applique sur leurs faces « externes ». Il en résulte une force très faible qui rapproche les plaques l’une vers l’autre.

Domaines de présence  Up Page
Energie due aux fluctuations

L'énergie due aux fluctuations des champs quantiques du vide est difficile à mettre en évidence, mais ce n'est pas impossible. L'effet Casimir en est une illustration: dans le vide, deux plaques parallèles, électriquement neutres et parfaitement conductrices s'attirent faiblement. On montre que, entre les plaques métalliques, seules les petites longueurs d'onde peuvent exister et que la pression de radiation des autres longueurs d'onde pousse l'un contre l'autre les plaques.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Monde futur

Les références  Up Page
Réseau Pepe
Pour la Science octobre / décembre 2004 L'histoire de l'Univers n45
Pour la Science février 2008 n364
 
Pourquoi ce site
Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.
 
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