Une étude géométrique de l'effet Casimir
La physique moderne affirme que le vide le plus parfait n'est pas un néant absolu, mais contient des ondes électromagnétiques, à toutes les fréquences possibles, qui ne peuvent jamais être totalement éliminées. En conséquence, un espace vide est le siège d'une certaine quantité d'énergie. Si l'on place deux miroirs face à face dans le vide, certaines des ondes seulement divisent exactement la distance entre les deux miroirs. Si l'on rapproche les miroirs, les ondes de longueur supérieure à l'écart sont exclues de cette règle, ce qui diminue l'énergie du vide présente dans l'espace. La force entre les miroirs, qui est la dérivée de l'énergie par rapport à la distance, est donc attractive. Les chercheurs du projet MUFO (Multiscattering formalism: Casimir effect and related topics), financé par l'UE, ont étudié l'effet Casimir sur des objets compacts de formes variées, des plaques, des sphères et des objets à symétrie axiale. Les scientifiques de MUFO ont étudié l'attraction entre ces objets, similaire à ce qui se passe lorsque deux objets reliés par un ressort se rapprochent sous l'effet de sa tension, en parallèle avec une diminution de l'énergie contenue dans le ressort. Ils ont aussi analysé les modifications de l'effet Casimir survenant entre des sphères, analogues à des atomes et disposées dans l'axe du cylindre. Les chercheurs ont obtenu des descriptions analytiques des interactions entre des sphères et des cylindres à des distances longues ou courtes. Un facteur essentiel pour déterminer comment ces interactions dépendent de la distance a été la propagation des ondes électromagnétiques et comment elles sont diffusées différemment selon la forme des objets. Les travaux fondamentaux d'Hendrick Casimir, de Fritz London et de Dirk Polder, dans les années 1930 et 1940, ont déterminé que les fluctuations électromagnétiques quantiques sont la cause des interactions à courte et longue distance entre des objets polarisables. Des travaux plus récents ont révélé leurs modifications, comme le retard ou un caractère non additif. Les chercheurs de MUFO ont étudié les fluctuations de champs électromagnétiques résultant de la présence de diélectriques dans un système de particules chargées. En utilisant une approximation de la force de proximité, ils ont mieux compris les forces de Casimir dans des systèmes à l'équilibre ou hors équilibre. Les travaux de MUFO devraient ouvrir la voie à l'exploration de phénomènes de Casimir plus complexes. Ses résultats pourraient avoir un grand impact dans de nouveaux domaines comme les systèmes micro-électromécaniques ou le traitement de l'information quantique.
Mots‑clés
Effet Casimir, vide, formalisme de multidiffusion, ondes électromagnétiques, MUFO
