La lumière vous éclaire , pensez-vous ?! Hélas ce n’est pas une chose aussi simple à décrire et surtout à expliquer……AGRIPPEZ VOUS A VOS NEURONES AUJOURD HUI !
JE vais donc , dans le cadre des « Actualités de la physique » week 42 où je viens de trouver une nouvelle de tout premier plan etre conduit à vous développer pour mon prochain log et en un seul petit article de façon condensée quelques rappels sur la notion de pluralité des « vides » de l espace …….
Pour MR SIMPLE QUIDAM l’état d’un espace vide découle d’une sémantique sèche et banale : il ne s’y trouve ni particules ni rayonnements et absolument rien d’autre que de l’espace et encore de l’espace... toujours à une température de zéro degré absolu …… pas un epsilon d’énergie ou de champs de quelque couleur que ce soit !
Mais il n’en est pas de même pour Mr le physicien quantique .Dans la théorie quantique des champs TQC (Feynman, Tomonaga and Schwinger , prix Nobel en 65 ) l’état dit « vide quantique » est un état de ce dernier dans un espace de HILBERT , qui correspond à l’énergie de niveau le plus bas possible et qui reste , quoiqu‘il arrive différente de zéro !On peut ajouter que même s’ il n y a pas de particules matérielles dans ce vide si particulier , il est théoriquement capable de générer très fugacement des paires de particules matérielles et des rayonnements que l’on qualifie d’habitude de potentiels et virtuels !
Ne commencez pas à me traiter de magicien , car vous ne devez pas ignorer qu’ une fluctuation d’un tel vide n’est que le résultat temporaire du changement d’énergie d’un point de l’espace résultant du principe d’incertitude de Werner Heisenberg :si l’énergie et le temps sont en effet reliés par la relation ΔE.Δ t # h/2π cela signifie que la théorie TQC s’ autorise à admettre une violation du principe de conservation de l’énergie pour des temps très courts et à créer ce qu’elle veut !!!!! En outre dans l’oscillateur de base de l’équation d’ Heisenberg le système ne reste jamais « tranquillement » sur son zéro et il existe ce fameux « flou » qui interdit de dire où l’état du système se trouve …. Si bien que je me risque maintenant d’ en étonner plus d’un ( et certains de mes lecteurs fréquents ) en parlant du vide typique de la QCD ( chromo-dynamique quantique) exemple d’un état de vide non-perturbatif , caractérisé par des condensats confinés non évanescents tels que les quarks ou les boules de gluons ….
Je vais encore en faire enrager d’autres en parlant du vide de la QED – electro-dynamique quantique – c’est l’état le plus basique d’un champ électromagnétique quantique et qui se convertirait en vide de l’électromagnétisme classique – si on permettait à la « constante » de PLANCK d’atteindre 0°K !!!
Vous croyez que j’en ai fini avec tous ces états de vide différents : que nenni ! il vous reste encore toutes les variétés des vides cosmologiques ou ceux de physiciens inventifs , avec ou sans énergie gravitationnelle ,( Eᵧ= 10−9 Joules/m3) avec ou sans énergie noire , avec ou sans quintessence ou lambda vacuum solution…. et toutes les multiples sortes de vides que les physiciens des cordes ou autres alternatifs ont inventé !!!! J’espère donc ne pas finir de vous étonner si je vous annonce que les ordres de grandeur entre celui qui présente le haut niveau d’énergie du vide de base , fondamental et celui qui présente le plus bas différent de 120 unités , le quantique QCD étant le plus « riche »(Eᵧ + 10^113 Joules par m3 !)……tout cela je l’ai dit N fois !
« Mais, me direz-vous , a-t-on une preuve de tout cela ???? »
Oui Bien sûrPAR LA LUMIERE !Bien entendu, il faut alors distinguer le « bruit thermique » ( résultant de la thermodynamique boltzmanienne ) du » bruit quantique » proprement dit …… Car réaliser des états cohérents absolument parfaits ( par exemple en technique laser ) s’avère impossible et il y a donc ENCORE du bruit quantique ….Par conséquent la précision de quelque système de mesure optique que ce soit sera limitée par l’incertitude due spécifiquement à cette MQ indocile dans la production de la phase et de l’amplitude de la lumière utilisée ……
Il existe alors une astuce que les anglo-saxons dénomment « Squeezed vacuum » et que je traduirai mal par des variétés de vides « coincés aux entournures » !!! Ce sont des vides ou l’on fait passer un champ optique d’amplitude moyenne zéro mais avec un bruit quantique tel que le principe d’incertitude soit minimal et que :Δx.Δp= h /2
Les figures que je vais vous montrer font la différence entre le vide classique et son halo , l etat cohérent classique et les DIVERS états de squeezed vacuum possibles
From the top:
- Vacuum state
- Squeezed vacuum state
- Phase-squeezed state
- arbitrary squeezed state
- Amplitude-squeezed state
VOUS AVEZ MAINTENANT LES OUTILS POUR COMPRENDRE MON ARTICLE DU MONDE DE LA PHYSIQUE DE DEMAIN !
Jeu de briques
Snake
Pacman
Bubble