Des astronomes pourraient avoir prouvé que l’espace “vide” n’est pas vraiment vide
Des chercheurs ont peut-être découvert des preuves parmi les plus solides en faveur d’une des prédictions les plus étranges de la mécanique quantique : même un espace apparemment vide peut influencer la façon dont la lumière se déplace. Ce phénomène, connu sous le nom de « birefringence du vide », a été prédit il y a près de 90 ans par Werner Heisenberg, l’un des pionniers de la mécanique quantique, qui a suggéré qu’un vide parfait n’est pas réellement vide, mais contient des « particules virtuelles » qui apparaissent et disparaissent brièvement.
L’équipe de recherche, incluant le Dr. Marcus Lower de l’Université de technologie de Swinburne, a étudié ce mystère quantique de longue date en examinant un magnétar, un type rare d’étoile à neutrons possédant les champs magnétiques les plus puissants connus dans l’univers. Leurs observations pourraient représenter la première détection de la birefringence du vide se produisant dans le champ magnétique extraordinairement puissant d’un magnétar. Si cela est confirmé, ce résultat pourrait offrir aux scientifiques une nouvelle méthode pour explorer l’univers quantique. Les résultats ont été publiés récemment dans la revue Nature.
Selon la théorie, un champ magnétique exceptionnellement puissant peut affecter la mer de particules virtuelles associées au vide. Dans ces conditions, les particules sont censées influencer le trajet de la lumière, la réfractant d’une manière spécifique et produisant la birefringence du vide. Les magnétars offrent une opportunité rare d’observer cet effet, car leurs champs magnétiques sont suffisamment puissants pour rendre le comportement quantique prédit potentiellement observable.
Dr. Lower faisait partie d’une équipe de recherche internationale qui a étudié le magnétar 1E 1547.0-5408 (ou 1E1547) à l’aide de l’Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA. Les observations ont été soutenues par le télescope à rayons X NICER à bord de la Station spatiale internationale et le télescope radio Murriyang, opéré par l’agence scientifique nationale australienne.
Les observations radio collectées par Dr. Lower avec Murriyang, suivies d’analyses sur le superordinateur Ngarrgu Tindebeek de Swinburne, ont permis à l’équipe d’explorer ce qui pourrait être la première détection directe de ce phénomène quantique théorique. Bien que la birefringence du vide ait été prédite dans les années 1930, Dr. Lower a noté que les scientifiques n’ont pas encore obtenu de détection définitive.
« Détecter la birefringence du vide nécessite un champ magnétique plus de 100 millions de fois plus fort que tout ce que nous avons jamais créé sur Terre. Heureusement, la nature nous a fourni des magnétars, qui sont des laboratoires cosmiques parfaits pour rechercher cet effet », a déclaré Dr. Lower.
Les chercheurs ont suivi comment les ondes radio provenant du magnétar changeaient de direction à me que l’étoile tournait. De ces mes, ils ont déterminé que les axes magnétique et rotatif de 1E 1547 sont presque alignés, ce qui offre une vue particulièrement favorable pour rechercher la birefringence du vide.
L’équipe a trouvé deux indices importants suggérant l’effet quantique. Les rayons X générés par le magnétar et détectés par IXPE ont montré des niveaux de polarisation extrêmement élevés, et la direction de cette polarisation restait liée au champ magnétique de 1E1547, comme observé dans les observations radio.
Si cette interprétation est confirmée, le résultat pourrait aider les physiciens à tester comment les théories établies de la physique quantique se comportent dans certaines des conditions les plus extrêmes trouvées dans l’univers. Des observations supplémentaires et des simulations informatiques avancées pourraient aider à établir si le signal provient vraiment de la birefringence du vide.
L’article intitulé « Birefringence du vide et émission X polarisée d’un magnétar radio » a été publié dans Nature.
Source : Nature
