Le vide n’est pas vide : des lasers y font apparaître des photons sortis de nulle part
Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont récemment simulé un phénomène quantique fascinant : des faisceaux lumineux pourraient émerger du vide, une idée qui, bien que soutenue par la physique quantique depuis des décennies, n’avait jusqu’ici jamais été démontrée de manière aussi détaillée.
Le concept de vide évoque souvent un espace dépourvu de matière. Cependant, la mécanique quantique révèle que le vide est en réalité animé par des fluctuations quantiques, des variations d’énergie qui donnent naissance à des particules et antiparticules virtuelles, telles que des électrons et des positons, qui apparaissent et disparaissent rapidement.
Ce « bouillonnement » du vide est à l’origine de phénomènes tels que l’effet Casimir ou la polarisation du vide. Pourtant, la production de photons observables à partir du vide est restée une hypothèse théorique jusqu’à présent.
L’équipe dirigée par la physicienne Zixin Zhang a utilisé des simulations 3D avancées via le logiciel OSIRIS pour explorer un phénomène quantique connu sous le nom de mélange à quatre ondes. En faisant interagir plusieurs faisceaux laser ultra-puissants dans le vide, les chercheurs ont observé que ces interactions pouvaient générer de nouveaux faisceaux de lumière, faisant émerger des photons des fluctuations quantiques.
Ces simulations reposent sur des impulsions laser multipétawatts, des niveaux de puissance bien au-delà de ce qui est utilisé dans la vie quotidienne. Un pétawatt équivaut à un million de milliards de watts, soit environ 10 millions de fois la puissance d’un réacteur nucléaire classique. Des installations comme ELI (Extreme Light Infrastructure) en Roumanie, capable d’émettre des faisceaux de 10 pétawatts, et des projets futurs au Royaume-Uni et aux États-Unis visent à valider ces prédictions expérimentalement.
Les simulations ont également révélé un phénomène optique connu sous le nom de biréfringence, où le vide lui-même agit comme un milieu optique, capable de modifier le comportement de la lumière. Cela démontre que le vide n’est pas un espace inerte, mais un système dynamique.
Ces recherches ne remettent pas en question les lois actuelles de la physique, mais elles permettent d’explorer leurs limites. En reproduisant ces effets non linéaires dans le vide, les scientifiques pourraient tester la validité de la théorie quantique des champs dans des conditions extrêmes et potentiellement découvrir de nouvelles formes de matière ou de lumière à l’avenir.
Source : SciencePost.fr
