VIDE QUANTIQUE

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Source: http://www.peiresc.org/DINER/Lexique.pdf

 

Une des grandes leçons de la Mécanique Quantique est que l'on ne peut surprendre un système microphysique dans une situation où toutes les interrogations possibles du physicien recevraient des réponses certaines, où à chaque question il n'y aurait qu'une seule réponse toujours identique à elle-même. Il n'est donc pas pensable qu'un système microphysique affiche zéro avec certitude et obstination pour toutes les observations. Le Rien n'existe pas en Mécanique Quantique. Il n'y a pas de repos absolu ou de vide absolu. Ainsi à la place d'un oscillateur harmonique, qui en mécanique classique peut totalement s'immobiliser (le repos du pendule), la M.Q. introduit un oscillateur harmonique quantique, avec un état de plus basse énergie non nulle manifestant un certain "résidu d'activité". L'état de "repos" contient encore de l'énergie. On parle alors des "vibrations de point zéro". L'effet de ces vibrations est expérimentalement observé dans le comportement des solides au voisinage du zéro absolu de température. Au zéro absolu (T= -273° C) il y a encore un "mouvement fluctuant résiduel". C'est par le biais de la représentation des champs en théorie quantique, comme assemblées d'oscillateurs harmoniques quantiques, que s'introduit la notion de vide quantique aux propriétés fluctuantes. La Mécanique Quantique et les théories quantiques nomment " Vide Quantique" tout état d'un système microphysique où l'observable du nombre de corpuscules (particules ou quanta) prend des valeurs toujours nulles et où l'observable correspondant aux propriétés complémentaires (les caractéristiques du champ par exemple) prend des valeurs dont seule la moyenne est nulle. Dans un "état de vide quantique" on ne peut détecter de corpuscules, mais l'observable du champ prend des valeurs qui fluctuent autour d'une valeur moyenne nulle. C'est un état de vide de corpuscules mais il y'a toujours un champ présent. Le Vide Quantique est un état et non pas une substance. Mais ce n'est pas un état de Rien. C'est l'état de référence à énergie minimale pour le calcul des excitations. Dans le cas du champ électromagnétique, l'observation des fluctuations du champ dans un état de vide quantique (absence de quanta), "les fluctuations du Vide" est impossible expérimentalement en pratique. Si cette observation était possible, on se mettrait en contradiction avec la Relativité Restreinte en exhibant là un repère privilégié. Les fluctuations du vide ont les mêmes caractéristiques phénoménologiques que celles du champ résiduel en électromagnétisme classique, mais elles n'ont pas le même statut. Cependant un certain nombre d'effets expérimentaux peuvent être interprétés et calculés au moyen des fluctuations du vide: l'émission spontanée, l'inhibition de l'émission spontanée dans une cavité, l'effet Casimir et ses multiples manifestations, l'effet Lamb. Mais en l'absence d'observation expérimentale directe et en présence d'autres explications pour ces mêmes effets, on peut douter de la réalité physique des fluctuations du Vide. Elles ne seraient en définitive que des "Comme si". Si non e vero, e ben trovato. On n'est pas prêt de remplir le Vide "Comme çà" avec du Vide Quantique. Le rôle du vide quantique est tout d'abord de représenter l'interaction de l'électron avec son propre champ ( réaction de rayonnement) au moyen de particules virtuellesou des fluctuations du vide. Tout se passe comme si l'électron manifestait là sa sensibilité aux fluctuations du vide. Chaque théorie de champ quantique introduit son propre "Vide Quantique" et leur réunion constitue un vide quantique général. On peut se demander s'il existe un Vide Quantique unique résultant de l'Unification éventuelle de toutes les théories de champ. Certaines théories quantiques des champs permettent l'existence de différents états de vide quantique. Ceci devient dramatique dans une théorie quantique de champ sur un espace-temps courbe, où il devient difficile à des observateurs de tomber d'accord sur ce qu'ils considèrent comme le vide. Tout ceci souligne le caractère de construction contextuelle du vide quantique.