Énergie du vide

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 Ne doit pas être confondu avec niveau d'énergie du vide.

L'énergie du vide est une énergie sous-jacente qui existe partout dans l'espace, à travers l'Univers. Une contribution possible à l'énergie du vide sont les particules virtuelles qui sont vues comme des couples de particules qui apparaissent puis s'annihilent dans un temps tellement bref qu'on ne peut pas les observer. Elles agiraient ainsi dans l'ensemble de l'Univers. Leur comportement est codifié dans la relation temps-énergie du principe d'incertitude de Heisenberg. Cependant, l'effet précis de tels flashs d'énergie est difficile à quantifier.

Les effets de l'énergie du vide peuvent être observés expérimentalement dans plusieurs phénomènes tels que l'émission spontanée, l'effet Casimir, ou le décalage de Lamb, et sont supposés influencer le comportement de l'Univers à l'échelle cosmologique. En utilisant la limite supérieure de la constante cosmologique, l'énergie du vide a été estimée à 10−9 joules (10-2 ergs) par mètre cube[1]. Tandis que selon l'électrodynamique quantique et l'électrodynamique stochastique, pour être cohérente avec le principe d'invariance de Lorentz et la grandeur de la constante de Planck, elle devrait avoir une valeur de l'ordre de 10113 joules par mètre cube. Cette énorme divergence est appelée la « catastrophe du vide ».

Description[modifier | modifier le code]

La densité moyenne d'énergie et de pression engendrée par les fluctuations du vide quantique[2], mise en évidence à de très faibles échelles par l'effet Casimir, est parfois également appelée « Énergie du point zéro »[3]. La densité moyenne d'énergie du vide sur des échelles cosmologiques, mise en évidence par l'observation de l'accélération de l'expansion de l'Univers, calculée à partir de ces observations (de l'ordre de 10-29 g⋅cm-3) est associée à l'énergie sombre, ainsi qu'à la constante cosmologique.

Historiquement, le terme « énergie du vide » est plutôt associé aux fluctuations quantiques et reste encore très majoritairement employé dans ce sens. Ce n'est qu'assez récemment (à la fin des années 1990) que ce terme est également employé pour désigner la densité d'énergie du vide à grande échelle, ce qui entraine des confusions. C'est pourquoi le concept d'énergie sombre a été forgé, et devrait être employé préférentiellement à « énergie du vide » pour désigner la densité d'énergie du vide sur de grandes échelles[réf. nécessaire].

La densité d'énergie moyenne des fluctuations quantiques à grande échelle est en principe parfaitement nulle. Toutefois, certaines théories[Lesquelles ?] prévoient un effet résiduel à grande échelle des fluctuations, si certaines particules virtuelles créées par les fluctuations se stabilisent en condensat de Bose-Einstein. Mais les modèles théoriques correspondants ne sont pas encore au point, et la possibilité même de condensats stables à grande échelle n'est pas encore démontrée.

Avec l'achèvement de la construction du Grand collisionneur de hadrons, et sa mise en route, les scientifiques espèrent pouvoir en apprendre plus sur cette « énergie du vide ».

Extraire l'énergie du vide ?[modifier | modifier le code]

Le terme énergie du vide est parfois utilisé par certains « scientifiques »[Lesquels ?], affirmant qu'il est possible d'extraire de l'énergie - c'est-à-dire du travail mécanique, de la chaleur… – du vide, et de disposer ainsi, idéalement, d'une source d'énergie inépuisable et gratuite.

Le problème est cependant moins d'extraire l'énergie du vide que de l'extraire sans dépenser plus d'énergie que l'on peut espérer en récupérer. Dans le cas du rayonnement de Hawking des trous noirs, c'est sa masse qui est in fine convertie en énergie ; on ne l'a pas obtenue « gratuitement ».

Ces différentes hypothèses suscitent un grand scepticisme chez nombre de chercheurs, car elles entraînent une remise en cause d'un principe admis en physique, jusqu'ici jamais pris en défaut : la conservation de l'énergie, conformément (comme toutes les invariances) au théorème de Noether. Ce principe, toujours observé à l'échelle macroscopique, suggère qu'extraire l'énergie du vide demanderait au moins autant d'énergie, sinon plus que le processus de sa récupération en fournirait. La problématique est voisine de celle du mouvement perpétuel, et fondée en tout cas sur les mêmes espoirs.

Néanmoins, un principe - comme ce nom l'indique - n'est pas une loi physique, mais juste le condensé empirique d'une observation de très nombreux cas particuliers tous convergents; d'autre part même les lois physiques ne sont attachées qu'à un domaine de validité extrêmement précis.

Effet Casimir[modifier | modifier le code]

Article détaillé : effet Casimir.

L'effet Casimir est l'attraction entre deux plaques séparées par le vide.

Il est parfois vu comme indice qu'on pourrait extraire de l'énergie du vide, mais c'est oublier qu'une énergie ne se limite pas à une force : c'est le produit par exemple d'une force (variable d'intensité) par un déplacement (variable de position). La conservation de l'énergie n'est pas ici violée. En effet, en déplaçant les plaques, on modifie les longueurs d'onde possibles, et donc l'énergie du vide elle-même a diminué. Le vide doit donc être envisagé comme un simple milieu avec lequel il est possible d'échanger de l'énergie, modifiant son état d'énergie. Il ne peut fournir indéfiniment de l'énergie toutes choses égales par ailleurs.

De plus, un système cyclique sur modèle du moteur à piston peut impliquer de ramener les plaques à leurs positions précédentes, et alors pour les écarter la force de Casimir impliquerait de dépenser plus d'énergie qu'en son absence, sauf à faire revenir le "piston" sans vis-à-vis, et à faire revenir le vis-à-vis en translation sur un plan perpendiculaire au mouvement du piston. Un générateur sur le modèle de la turbine n'a pas ce « problème ».[réf. nécessaire]

Dans la science-fiction[modifier | modifier le code]

L'énergie du vide semble être une des principales sources d'énergie utilisée par les Altérans, aussi appelés Anciens dans les séries Stargate SG-1 et Stargate Atlantis. Les générateurs dits EPPZ ou E2PZ (Extracteur de Potentiel du Point Zéro) exploitent l'énergie d'un sous-espace artificiel et ont par essence une capacité finie.

Les Altérans, via le projet Arcturus[4], tentent de dépasser cette limitation en décidant d'exploiter l'énergie de notre propre espace-temps. Cette expérience est un échec en raison des fluctuations imprévisibles inhérentes à l'expansion de notre univers.

Notes et références[modifier | modifier le code]

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Vacuum energy » (voir la liste des auteurs).

  1. (en) Sean Carroll, Sr Research Associate - Physics, California Institute of Technology, June 22, 2006, C-SPAN broadcast of Cosmology at Yearly Kos Science Panel, Part 1.
  2. (fr) « L'énergie du vide », sur media4.obspm.fr (consulté le 1er octobre 2010).
  3. (fr) « L'Énergie du Point Zéro : Historique et Perspectives par Marc HERMANS - 2003 », sur users.skynet.be (consulté le 1er octobre 2010).
  4. http://stargate.wikia.com/wiki/Project_Arcturus

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]