Physique quantique : Effet CASIMIR

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. Quoique 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.

L'effet Casimir montre qu'avec du vide, il est possible de générer du mouvement. En cela il constitue une violation majeure du principe classique de conservation de l'énergie.

extrait de:

http://perso.club-internet.fr/.../casimir.php