Premier signe d’un effet quantique dans le vide spatial ?

Le vide spatial n’est pas si vide que ça. En utilisant le Very Large Telescope au Chili, les astronomes ont pu observer des particules virtuelles dans l’espace qui agissent comme des prismes en alignant la lumière provenant d’une étoile à neutron.


Cette image montre une partie du ciel autour de l'étoile à neutron RX J1856.5-3754 dans la partie sud de la constellation de la Couronne Australe. Dans cette image, l'étoile à neutron est trop faible pour la voir à l'oeil nu, mais elle se trouve au centre de cette image. Crédit : ESO/Digitized Sky Survey 2 - Davide De Martin
Cette image montre une partie du ciel autour de l'étoile à neutron RX J1856.5-3754 dans la partie sud de la constellation de la Couronne Australe. Dans cette image, l'étoile à neutron est trop faible pour la voir à l'oeil nu, mais elle se trouve au centre de cette image. Crédit : ESO/Digitized Sky Survey 2 - Davide De Martin

Cette observation confirme une prédiction de 80 ans de la théorie de l’électrodynamique quantique qui décrit l’interaction de la matière et de la lumière à des niveaux subatomiques.1 Dans les années 1930, les physiciens allemands Werner Heisenberg et Hans Heinrich Euler ont suggéré qu’un champ magnétique intense peut provoquer un phénomène connu comme la polarisation. Le principe est qu’à la manière d’un éblouissement qui frappe une fenêtre, une partie de la lumière passant via un champ magnétique puissant peut s’aligner d’une certaine manière.

Dans un vide apparent, cet alignement est provoqué par les particules virtuelles qui partagent de nombreuses propriétés avec leurs homologues « réels », mais elles apparaissent et se neutralisent mutuellement grâce à l’indétermination quantique.

S’il y a un champ magnétique suffisamment puissant, alors vous n’avez pas besoin d’un verre ou d’un prisme pour réfracter la lumière selon Silvia Zane de l’University College London. Mais le champ magnétique doit être très intense. Et donc, Zane et ses collègues ont observé les étoiles.2 Ils ont utilisé des filtres, qu’on peut comparer à des lunettes de soleil, pour observer la lumière provenant d’une et ils l’ont comparé avec la lumière des étoiles ordinaires environnantes.

La polarisation de la lumière quand elle passe par une étoile à neutron - Crédit : ESO/L. Calçada

La polarisation de la lumière quand elle passe par une étoile à neutron – Crédit : ESO/L. Calçada

Ils ont découvert que la lumière provenant de l’étoile à neutron a été polarisée à hauteur de 16 %. C’est la première démonstration de ce phénomène connu comme la ().3 Avec leurs données, l’équipe a été capable de déduire l’axe de rotation de l’étoile.

Cette découverte est la première fissure qui permet de détailler les étoiles à neutron selon Herman Marshall du MIT. Mais il voudrait observer les étoiles à neutron en rayon X puisqu’elles sont plus visibles dans cette longueur d’onde. Cette observation montre les particules virtuelles et leurs propriétés quantiques en action, mais on ignore si elle aura des applications en ou en physique. Quand Einstein a proposé sa théorie de la relativité générale, il n’avait aucune idée qu’on pourrait l’utiliser pour des systèmes de navigation. Les conséquences de cette découverte ne montreront leur potentiel que sur des périodes très longues.

Sources

1.
Richard P. Feynman – Nobel Lecture: The Development of the Space-Time View of Quantum Electrodynamics. Nobelprize.org. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/feynman-lecture.html. Published December 11, 1965. Accessed December 1, 2016.
2.
Mignani RP, Testa V, González Caniulef D, et al. Evidence for vacuum birefringence from the first optical-polarimetry measurement of the isolated neutron star RX J1856.5−3754. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2016;465(1):492-500. doi: 10.1093/mnras/stw2798
3.
Levine I, Koltick D, Howell B, et al. Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer. Physical Review Letters. 1997;78(3):424-427. doi: 10.1103/physrevlett.78.424

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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