Physique quantique : l'énergie du vide

La seconde relation d’incertitude d’Heisenberg nous enseigne que l’incertitude sur la mesure de l’énergie est d’autant plus grande que la durée de la mesure est courte. Ce qui peut être interprété différemment en disant que l’énergie peut fluctuer avec une amplitude d’autant plus grande que la durée d’observation est courte. Ces fluctuations se rencontrent partout, même dans le vide absolu. Cela implique que dans le vide total, sur des très courtes durées, la quantité d’énergie présente n’est pas nulle et peut même être gigantesque. Ce phénomène porte le nom de fluctuations quantiques du vide. Il peut paraître paradoxal, voire aberrant et pourtant récemment il a clairement été mis en évidence dans une expérience reproduisant l’effet Casimir.

L'énergie du point zéro, ou plutôt les champs du point zéro respectant les invariants de Lorentz, ce sont des champs "résiduels" d'énergie, fluctuant autour d'une valeur moyenne nulle (même au zéro absolu) et présent dans tout espace, même vide de matière ou de rayonnement. Ils forment ce que certains appellent des "potentiels scalaires" dont le niveau d'énergie a comme valeur zéro (par défaut). Ce niveau peut cependant énormément varier en positif ou en négatif (comme dans le cas du potentiel gravitationnel par exemple).

Les fluctuations de l’énergie dans le vide se matérialisent sous forme de champ de matière ou de force. Ainsi, le vide n’est pas vide du tout, mais rempli de particules et d’anti-particules qui se créent spontanément et s’annihilent presque aussitôt: ce sont les particules virtuelles.

Dans de nombreuses désintégrations et annihilations, une particule se désintègre en particule messagère de force de grande énergie, celle-ci se désintégrant quasi instantanément en particules d'énergie plus faible. Ces particules de grande énergie et courte durée de vie sont appelées des particules virtuelles. La ligne du bas est celle où l'énergie est conservée. Il y a égalité entre l'énergie de la particule initiale qui se désintègre et celle des produits de la désintégration. Les particules virtuelles ont une durée de vie si brève qu'elles n'ont jamais pu être observées.

La conservation de l'énergie semble violée par l'existence apparente de ces particules très énergétiques pour un très court moment. Mais d'après le principe d'incertitude, si la durée de ce phénomène est extrêmement court, alors l'incertitude sur l'énergie peut être très grande. Donc, selon ce principe, ces particules messagères de forces de grande énergie peuvent exister si elles ont une durée de vie très courte. Dans un sens, elles échappent à la réalité.

Pour peu que cette notion ait un sens, certains auteurs ont essayé de chiffrer la densité (l'énergie) volumique de ces champs. Tenant compte des contraintes imposées par la théorie (invariances de Lorentz, prise en compte de toutes les fréquences ainsi que de leur courbe de valeur en kf3, fréquence de coupure, etc..), ils arrivent à des densités proprement astronomiques: l'équivalent d'une densité de l'ordre de 10 puissance 92 Joules/m3!

Suite à de nombreuses découvertes aussi bien théoriques qu' expérimentales, les physiciens affirment qu'il faut désormais considérer le couple Matière + Vide comme formant un tout indissociable. Ceci semble valable également en ce qui concerne les lois de conservation d’énergie et celle de la quantité de mouvement.

Car de deux choses l’une (application du principe du rasoir d'Occam):

• ou bien il s’agit d’un artefact mathématique de la théorie quantique, auquel cas aucun effet réel ne peut jamais résulter de la seule prise en compte de ces fameux champs du point zéro;

• ou alors ces champs existent réellement, comme semblent l’indiquer les expériences scientifiques, et la physique doit maintenant évoluer pour les intégrer dans des théories décrivant mieux encore l’ensemble de la réalité (matière + vide).
  Il apparait clair qu’il n’existe pas de place pour une solution intermédiaire.
  On peut (et l’on va) évidemment remettre en question les définitions fondamentales de l’énergie et de la matière: qu’est-ce que la masse, qu’est-ce que le champ électrique, etc.. Voir: Haisch, Puthoff, Cole, etc

Mais le problème est plus général: l’étape suivante de la physique est d’intégrer ces nouvelles données et de considérer les théories actuelles, si efficaces qu’elles aient été jusqu’à présent, comme des cas limites (particuliers?) d’un ensemble plus vaste.

Compilé de:

http://time.space.free.fr/...Quantique

http://users.skynet.be/kurtgode/suj_1.htm

http://www.lal.in2p3.fr/CPEP/unc_vir.php

http://users.skynet.be/kurtgode/suj_6.htm