Polarisation du vide

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Dans la théorie quantique des champs et plus précisément en électrodynamique quantique, la polarisation du vide est un processus où un champ électromagnétique modifie la répartition « spatiale » de paires électron virtuel-positron, lesquelles paires à leur tour modifient la répartition des charges et des courants initialement produits par le champ électromagnétique. Ses effets ont été expérimentalement observés en 1997 par l'accélérateur de particules japonais TRISTAN[1].

Selon la théorie quantique, le vide est le siège de fluctuations d'énergie. Si celles-ci sont suffisamment élevées, tout en étant suffisamment courtes pour ne pas violer le principe d'incertitude, il se crée des paires électrons-positrons (dites virtuelles en théorie quantique). Au voisinage d'un électron, ces paires sont séparées par le champ de l'électron. Il y a polarisation du vide. En conséquence, la charge électrique de l'électron effectivement sentie par les autres particules sera légèrement diminuée[2].

Biréfringence du vide[modifier | modifier le code]

La polarisation du vide est à l'origine du phénomène de biréfringence du vide. Selon l'électrodynamique quantique l'espace, même vide, est rempli de particules virtuelles (chargées, par paires de signe opposé) qui apparaissent et disparaissent à chaque instant. Un champ magnétique est alors susceptible de modifier la polarisation de la lumière qui traverse cet espace. Le vide polarisé se comporte à la manière d'un milieu biréfringent, avec deux indices de réfraction suivant la polarité de la lumière incidente.

Il faut cependant un champ magnétique très intense pour que le phénomène soit observable[3]. Longtemps restée hypothétique, la biréfringence du vide semble désormais avoir été détectée. Après une analyse minutieuse des données du VLT, un effet de polarisation linéaire d'environ 16 % a été mis en évidence au sein de l’espace vide situé en périphérie de l'étoile à neutrons RX J1856.5-3754[4],[5].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) I. Levine, « Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer », Physical Review Letters, vol. 78, no 3,‎ , p. 424-427 (DOI 10.1103/PhysRevLett.78.424, Bibcode 1997PhRvL..78..424L)
  2. Jean-Eudes Augustin, « Électron », dans Encyclopædia Universalis, vol. 8 : Égypte - Étrusques, Paris, Encyclopædia Universalis, , p. 118
  3. (en) Thomas Heinzl, Ben Liesfeld, Kay-Uwe Amthor et Heinrich Schwoerer, « On the observation of vacuum birefringence », Optics Communications, vol. 267, no 2,‎ , p. 318–321 (DOI 10.1016/j.optcom.2006.06.053, lire en ligne).
  4. « Premiers signes de l’étrange propriété quantique du vide ? » (consulté le 9 décembre 2016).
  5. (en) R. P. Mignani, V. Testa, D. González Caniulef, R. Taverna, R. Turolla, S. Zane et K. Wu, « Evidence for vacuum birefringence from the first optical polarimetry measurement of the isolated neutron star RX J1856.5-3754 », Mon. Not. R. Astron. Soc.,‎ (lire en ligne [PDF]).

Articles connexes[modifier | modifier le code]