L’effet Casimir peut atteindre des magnitudes importantes, mais seulement à des distances inférieures à une centaine de nanomètres. Ainsi, bien que cet effet ait été prédit théoriquement par Hendrik Casimir dès 1948, sa confirmation expérimentale n’est apparue qu’en 1997 (après 49 ans). La confirmation de l’effet de répulsion découvert par Eugène Lifshitz en 1956 a dû attendre 53 ans — elle n’a été confirmée qu’en 2009.
Table des matières
Description du phénomène
Effet Casimir (attraction)
Le vide «vide» de la mécanique classique s’est avéré ne pas être si vide que cela : l’étude des effets de la mécanique quantique a révélé qu’il était rempli de paires de particules virtuelles, qui se forment et s’annihilent continuellement. Si deux plaques parallèles de conducteurs de courant électrique sont placées à une distance très proche, les particules formées seront amorties en raison de l’effet d’interférence des ondes. Plus les plaques sont proches, moins il restera de particules virtuelles entre elles, alors que dans le milieu extérieur leur nombre restera le même (ainsi que la pression qu’elles produisent), ce qui créera une force de plus en plus grande visant à l’attraction des plaques.
Un analogue de ce phénomène basé sur l’interférence des ondes dans un milieu aquatique
L’effet d’attraction
À une distance de 10 nanomètres entre les plaques, cette force peut créer une pression proche de la pression atmosphérique, mais comme sa force diminue d’un facteur 4 avec la distance, son ampleur à une distance de 100 nanomètres devient difficile à enregistrer. Cet effet a été proposé pour être utilisé dans divers systèmes nanomécaniques et même comme substitut à la matière exotique pour le moteur Alcubierre et la stabilisation des vortex.
Effet de répulsion
Effet Casimir-Lifshitz (répulsion)
En 1956, Eugène Lifshitz a montré que si l’on remplit l’espace entre deux surfaces avec un matériau diélectrique, ce phénomène peut changer de signe. La première expérience confirmant cet effet a consisté à presser une bille plaquée or d’un diamètre de seulement 40 µm contre un film d’or et une plaque de silicium (pour mesurer l’effet d’attraction et de répulsion, respectivement) placés dans un milieu liquide — le bromobenzène. Les auteurs de ce travail, publié dans Nature en 2009, soulignent que le mélange de deux ou plusieurs liquides peut permettre d’obtenir une répulsion à faible distance et une attraction à grande distance, ce qui permettra à son tour de créer des mécanismes à très faible coefficient de frottement.
Résultats expérimentaux : la ligne bleue montre les résultats pour la force de répulsion et la ligne jaune pour la force d’attraction. Dès une distance de 80 nm, les forces mesurées deviennent comparables aux erreurs de mesure.
Expérience de mesure des forces répulsives et attractives
Effet dynamique
Ce phénomène est le suivant : si le miroir se déplace à une vitesse relativiste, certaines des paires de particules virtuelles n’ont pas le temps de s’annihiler et de se séparer, se transformant ainsi en véritables photons. L’existence d’un tel effet a été prédite au milieu des années 70 par Julian Schwinger et confirmée par des scientifiques en 2011. Pour l’expérience, ils ont utilisé un interféromètre quantique supraconducteur, qui a pu simuler un miroir électromagnétique se déplaçant à 5 % de la vitesse de la lumière. Ce phénomène ne viole pas la loi de la conservation de l’énergie (comme on pourrait le croire), puisque de l’énergie est utilisée pour mettre le miroir en mouvement. Pour l’instant, il n’est considéré que comme un hypothétique système de propulsion similaire à l’EmDrive actuellement testé dans plusieurs endroits.
Effet Scharnhorst
Il s’agit d’un phénomène physique, prédit théoriquement en 1993, selon lequel la lumière voyageant entre des plaques de Casimir se retrouve dans un milieu à «densité négative» et voyage donc plus vite que la vitesse de la lumière dans un vide normal. L’effet est incroyablement difficile à mesurer : la lumière voyageant entre des plaques séparées par seulement un micron sera accélérée de seulement 10-36 fractions de sa vitesse normale. La difficulté de le mesurer a fait qu’aucune tentative n’a été faite pour le confirmer ou l’infirmer. Si cet effet est confirmé, il pourrait être utilisé dans des applications exotiques telles que les lentilles à rayons gamma et les câbles optiques à base de nanotubes de carbone avec des vitesses de communication «FTL».
Articles connexes
Cet article vous plaît ? Faites-en part à vos amis !
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023