Etant en retard d’annonce, je vous présente les deux semaines duPHYSICS WORLDN) 48ET 49 quasiment ensembles ! Et dans chacun d’eux j’ai sélectionné un article quime passionne à des titres différents …..Revenant sur la remarque d’un de mes lecteurs hier ( D.M) ,veuillez comprendre que je ne peux pas traduire l’intégralité des articles anglaiset transformer mon siteenmagazine Internet scientifique interminable…….Je suis déjà très reconnaissant au NOUVEL OBSd’avoir hébergé mes milliers de pages depuis 2006 !
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Pour la semaine 48j’ai choisi « Table-top test targets quantum foam » que je vous présenterai moi plutôt sous le titre : De simples tests de labo pourraient s’attaquer à la « mousse quantique » !
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Un des plus grands défis de la physique - trouver des preuves de la gravité quantique - pourrait être abordé à l'aide d'une simple expérience sur table, selon Jacob Bekenstein de l'Université hébraïque de Jérusalem. Bekenstein, qui est surtout connu pour l'étude des propriétés thermiques des trous noirs, a mis au point une nouvelle proposition intéressante pour l'utilisation de photons isolés pour sonder ce qui est connu comme la«mousse quantique". Ce concept de mousse, qui a été introduit en 1955 par le physicien américain John Wheeler, est censé exister à de telles échelles de longueur quede si petites fluctuations quantiques affecteraient la structure de l'espace-temps.
Lapropositionde Bekenstein est le dernier effort entreprisdans la quête pour comprendre comment la mécanique quantique pourrait être unifiée avec la théorie générale de la relativité d'Einstein -problème qui a échappé jusqu’iciaux physiciens, depuis qu’ ils ont commencé àessayer de comprendre les mondes quantique et relativiste dans le début du 20e siècle. L'une des principales raisons pour lesquelles les physiciens se sont efforcés d'élaborer une théorie de la gravité quantique estlemanque total de preuves expérimentales. Le problème réside dans le faitque les effets de la gravitation quantique nedevraientpouvoirdevenirmesurablesque sur des distances extrêmement petites.
Certaines théories de la gravitation quantique suggèrent que les expériences devraient sonder des distances plus petites que la longueur de Planck, qui est de 1,61 × 10-35 m. Sonderà cette échelle en utilisant un accélérateur de particules entrant en collision entre ellesentraînerait àmettre en œuvre des énergies énormes de plus de 10^16 TeV. Ce serait bien au-delà des capacités du Grand collisionneur de hadrons,( LHC) qui a une énergie de collision de 14 TeV au maximum, voire d'un futur collisionneur concevable. La propositionde Bekenstein, en revanche, est beaucoup plus modeste,caril pensequ'ellepourrait être réaliséedans un petit laboratoire de physique , etla plupart du temps en utilisant l'équipement existant
Les photonssont à portée de main !
. L'expérience consisterait à « tirer » des photons isolés surun morceau de verre ou de cristal, suspendu à un fil minuscule.Quand unphotonpasse du vide àunematière ( solide), ilperd de la vitesse, car le matériau présente un indice de réfraction supérieur à celui dans le vide . Il en résulte qu’ une petite quantité de mouvement est transférée à cettematière, l'amenant à se déplacer d'une distance extrêmementfaible. Dans le cas d'un photon bleuet d’ une longueur d'onde de 445 nm, Bekensteincalculequ'il déplacerait un morceaude 150 mg de verre au plomb sur une distancede l'ordre de 2 × 10-35 m, ce qui se compare avec la longueur de Planck.
Le point important est le suivant : si lephoton est détecté sur l'autre côté du matériau , cela signifie que la masse a été déplacée surune distance supérieure à la longueur de Planck. Mais si l'énergie du photon estréduite (ou encoresi la masse du verre augmente) jusqu’ au pointoùla déviation est égale ou inférieure à la longueur de Planck,c est parceque c’est lagravité quantique qui aura une incidence sur la réponse du verreà chaque photon…..
En particulier, Bekenstein estime que la présence de la mousse empêche le verre de reculer exactement de la même manière chaque fois qu’il est frappé par une succession de photons tous identiques. Tout comme les fluctuations électromagnétiques peuvent avoir des effets mesurables sur des objets beaucoup plus grands - un exemple étant la force de Casimir – car les fluctuationsde l’espace-temps devraient également influer sur la façon dont un objet se déplace à des distances extrêmement petites. Dans le cas de l'expérience proposée par Bekeinstein, si les photons ne seraient pas en mesure de voyager à travers le verre, cequi serait observéseraitune baisse du nombre de photons détectés sur l'autre côté.
L'expérience est difficile, mais pas au-delà de ce que les physiciens expérimentaux peut faire aujourdhui
Bekenstein admet que l'expérience est «difficile», mais affirme qu'elle «n'est pas au-delà de ce que les physiciens expérimentaux peuventréaliser aujourd'hui". En effet, la création et la détection de photons uniques , c’ est une partie de la routine des expériences en optique quantique qui sont effectuées dans de nombreux laboratoires à travers le monde. Minimiser les effets du bruit thermique sera aussi un défi,car Bekenstein calcule que l'appareil doit être refroidi à environ 1 K et exploité dans un vide très poussé de l'ordre de 10^-10 Pa – lesquels sont réalisables tous deux avec les technologies existantes.
Autres expériences de labo
Bekenstein n'est pas le seul physicien à avoir proposé une sonde de la gravitation quantique de labo . Plus tôt cette année, par exemple, Igor Pikovski et ses collègues de l'Université de Vienne et de l'Imperial College de Londres ont décrit une façon de faire des mesures optiques sur un oscillateur mécanique avec une masse voisine de la masse de Planck (environ 22 mg). En effet, Pikovski dit à physicsworld.com que ce plan de Bekenstein semble réalisable. "Un grand avantage est que les physiciens peuvent contrôler les photons isolément très bien et les détecter de manière extrêmement efficace», dit-il.
Pikovski souligne également que la technique pourrait se révéler très utile, même si les questions expérimentales pourraient l'empêcher de sonder des distances jusqu'à 10^-35 m. C'est parce que certaines théories de la gravitation quantique prédisent que la mousse quantique ou quelque autre effet de la gravitation quantique pourrait apparaitre à des échelles de longueur aussi grande que 10^-25 m.
Bien qu'il soit encore difficile de savoir si les expériences de table proposés par Bekenstein, Pikovski ou d'autres réussiront, Pikovski estime que les mesures en laboratoire fournira des informations importantes sur la gravité quantique en une décennie ou deux.
La recherche est décrite dans un preprint sur arXiv et la proposition Pikovski a été publié plus tôt cette année dans Nature Physics/ À propos de l'auteur Hamish JOHNSON
Mes remarques sur ce type de manip sont constructivescar nul ne peut exactement dire s’il faut se fier à la valeur affichée pour la dimension dePLANCK.D une part , certains ont accusé le calcul du système de PLANCK d’êtreune application trop automatique des équationsaux dimensions ; d’autres l’ont jugé même erroné ….c ‘est donc aux expériences de rendre le verdict et reveler si l espace devient granulaire quand on passe en dessous de « la petitesse quantique » ;…..
MAIS MA DEUXIEME QUESTION CONCERNEBEKENSTEIN …L UNIVERSITE HEBRAIQUE EST ELLE SI PAUVRE QU IL NE PUISSE FAIRE LA MANIP LUI-MEME !!!!!!
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A suivre