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Une force inattendue agit sur les nanoparticules dans le vide

Crédits iStock

Une équipe de chercheurs annonce avoir identifié une force nouvelle et inattendue qui agit sur des nanoparticules dans le vide. Les résultats ont été rapportés dans les célèbres Physical Review Letters.

La physique classique nous apprend que dans un vide parfait, un lieu entièrement dépourvu de matière, la friction ne peut exister parce que l’espace vide ne peut exercer une force sur les objets qui transitent. En revanche, ces dernières années, la physique quantique (de l’infiniment petit) nous a montré que le vide est effectivement rempli de minuscules fluctuations électromagnétiques qui peuvent interférer avec l’activité des photons (les particules de lumière) et produire une force mesurable sur les objets. Ainsi, le néant peut entraîner un mouvement latéral. On appelle cela l’effet Casimir.

Prédit en 1948, une étude récente suggère que cet effet serait en fait beaucoup plus puissant que les chercheurs ne l’imaginaient. L’effet Casimir ne peut être mesurable à l’échelle quantique, mais les chercheurs estiment que les futures nanotechnologies permettront un jour de pouvoir mesurer les distances ou les tailles de ces forces en cours : « Nous savons que ces forces existent », explique Alejandro Manjavacas, de l’Université du Nouveau-Mexique aux États-Unis, et principal auteur de cette étude. « Donc, ce que nous essayons de faire est de déterminer l’impact global de ces forces sur des particules très petites ».

Pour tenter de comprendre les forces en cours, les chercheurs expliquent avoir examiné des nanoparticules en rotation à proximité d’une surface plane dans le vide. Ils ont découvert que l’effet Casimir pouvait effectivement « pousser » ces nanoparticules latéralement, c’est-à-dire exercer une force, même si elles n’entrent pas en contact avec la surface.

Pour vulgariser, imaginez ceci : vous avez une petite sphère en rotation sur une surface bombardée par des photons. Alors que les photons ralentissent la rotation de la sphère, ils amènent également la sphère de se déplacer dans une direction latérale. Dans le monde de la physique classique, la friction serait nécessaire entre la sphère et la surface pour provoquer ce mouvement latéral, mais le monde quantique ne suit pas les mêmes règles. Ici, la sphère peut être déplacée, « pousser », sans forcément toucher la surface.

Université du Nouveau-Mexique

 

« La nanoparticule subit une force latérale comme si elle était en contact avec la surface, même si elle est effectivement séparée de celle-ci », commente le chercheur. « C’est une réaction étrange, mais qui peut avoir un impact significatif pour les ingénieurs. »

Curieusement, les chercheurs affirment avoir également pu « contrôler » la direction de la force en modifiant la distance entre la particule et la surface. Tout cela peut sembler un peu obscur, mais de telles observations pourraient effectivement aider les ingénieurs à mieux « penser » les futures nanotechnologies ou les ordinateurs quantiques. Les résultats doivent maintenant être reproduits et vérifiés par d’autres équipes, mais ils constituent néanmoins un pas important pour comprendre ces forces étranges qui opèrent dans le monde de l’infiniment petit.

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