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Premier avril : cet article appartient bien sûr à la noble tradition du poissonpoisson d'avril. L'Université de l'AntarctiqueAntarctique et le groupe de chercheurs auquel il fait référence n'existent pas et il n'y a toujours aucune indication, théorique et surtout expérimentale que l'on puisse utiliser l'énergie du vide quantique. En revanche, ce qui est dit au sujet de l'énergie du point zéropoint zéro et des faux vides quantiques métastablesmétastables est tout à fait juste...
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Peu avant le 17 mars 2014, des rumeurs laissaient entendre que la collaboration Bicep2Bicep2 s'apprêtait à annoncer la découverte des mythiques modes B de la théorie de l'inflation grâce à leur radiotélescope au pôle Sud. Une autre rumeur court aujourd'hui, provenant aussi de cette direction et concernant une expérience menée depuis quelque temps par des physiciensphysiciens de l'University of Antarctica (UANT). Inspirée par la proposition du prix Nobel de physique Martin Perl, l'équipe de l'UANT aurait tenté de mesurer directement en laboratoire la présence de l'énergie noire grâce à une expérience d'interférométrieinterférométrie atomique.
L'UANT, jeune université internationale supportée en partie par des fonds privés mais néanmoins discrètement administrée par l'Unesco et l'Onu, commence à bâtir sa réputation. Loin des sentiers battus et des continents habituels, les chercheurs peuvent poursuivre des projets hors du commun pour le bien de l'humanité, en dehors des contraintes étatiques et culturelles. La rumeur veut que ce qu'auraient découvert les membres de l'UANT ait directement à voir avec la mythique « énergie libre », celle que l'on pourrait extraire du vide.
Jusqu'à présent, malgré les discours relayés sur des sites pseudoscientifiques et complotistes à souhait, sans parler des vidéos du même acabit sur YouTubeYouTube, la communauté scientifique s'accordait pour affirmer qu'aucune preuve n'existe de la possible exploitation d'une énergie du vide. D'un point de vue théorique, l'énergie du point zéro du vide quantique correspond à un état d'énergie minimale. On ne peut donc pas descendre en dessous, ce qui veut dire qu'il est intrinsèquement impossible d'en tirer de l'énergie, pas plus que de l'eau d'une chute une fois qu'elle a atteint l'altitude zéro. Les résultats de l'UANT modifieraient les règles du jeu. Nos lecteurs non physiciens peuvent enjamber la figure ci-dessous et les trois paragraphes suivants pour se reconnecter sur l'intertitre De l'énergie récupérable par effet Casimireffet Casimir ?.
Un champ scalaire Φ, comme celui décrivant le boson de Brout-Englert-Higgs, peut donner lieu à une densité d'énergie dans le vide variable V(Φ). Dans le cadre de la théorie de l'inflation, V(Φ) avait au début de l'histoire de l'univers une valeur non nulle très importante entraînant une expansion très rapide de l'espace. L'univers était alors dans un état de faux vide (false vacuum). Le champ Φ pouvait être nul à ce moment-là, puis avoir évolué rapidement de sorte que V(Φ) se soit annulé. L'univers serait passé à la fin de l'inflation dans un état de vrai vide (true vacuum). Des variantes existent avec une fonction V(Φ) présentant plusieurs vallées séparées par des collines. L'univers pourrait n'avoir fait que transiter entre deux vallées représentants des faux vides, par exemple par effet tunnel quantique. Notre propre univers observable pourrait bien ne pas être encore dans un état d'énergie minimale. Il pourrait alors être instable et son régime d'expansion pourrait varier radicalement. Ceci n'est qu'un exemple des théories pouvant rendre compte de l'énergie noire avec un champ scalaire. Si l'énergie noire peut varier dans le temps, l'univers pourrait finir dans un Big Crunch ou un Big Rip. © Gary Scott Watson
Et si le vide n'était pas dans son état d'énergie minimale ?
Si la fameuse énergie noire, qui peut être une manifestation de l'énergie du point zéro du vide, est en réalité une manifestation d'un champ scalaire similaire à celui à l'origine du bosonboson de Brout-Englert-Higgs, les choses peuvent en effet être différentes. Le vide quantique pourrait bien ne pas être dans son état d'énergie minimale...
Si l'on prend l'image d'une série de collines avec des vallées, l'état du vide serait comparable à celui de l'énergie potentielleénergie potentielle d'une bille installée dans un creux qui ne serait pas à l'altitude zéro. En faisant transiter la bille (dont la position représenterait l'état d'un champ scalaire) dans une vallée de plus basse altitude, alors, comme avec une chute d'eau, on pourrait extraire du vide une énergie libre et exploitable partout dans l'espace.
Quel rapport avec les observations de Bicep2 ? Ces résultats indiquent que 10-37 s après le temps zéro de l'universunivers observable, il contenait probablement un champ scalaire avec une densité d'énergie extraordinaire qui, en s'annulant, aurait créé les particules de matièrematière qui existent aujourd'hui. Ce champ scalaire, qui aurait causé l'inflation avec une expansion de l'espace, courte mais vertigineusement grande, aurait subi l'équivalent d'une transition de phasetransition de phase, à la façon de l'eau liquideliquide qui gèle. C'est la chaleurchaleur latente libérée qui aurait ensuite produit la fournaise de particules décrites par le modèle standardmodèle standard du Big Bang. Signalons qu'un physicien pourrait décrire autrement le phénomène en considérant l'expansion de l'espace au moment de l'inflation comme une sorte de frottement de l'airair s'exerçant sur la bille. Qui dit frottement dit dissipation d'énergie sous forme de chaleur. Voilà donc un processus de conversion de l'énergie du champ scalaire en un plasma de particules de matière chaude.
De l'énergie récupérable par effet Casimir ?
Si les observations de Bicep2 sont justes, deux conclusions sont possibles. L'énergie noire qui accélère actuellement l'expansion de l'univers observable pourrait être celle-là même qui a causé l'inflation de l'univers au tout début de son histoire. Comme il n'y a aucune raison de penser que nous sommes dans une région particulière de l'univers où l'énergie du vide serait dans un état minimal, cela implique que l'on peut théoriquement extraire de l'énergie du vide quantique !
Les membres de l'UANT, inspirés par Yasuyuki Nakamura et bénéficiant en primeur des informations de leurs collègues de Bicep2, auraient rapidement utilisé leurs mesures pour interpréter les résultats de leurs propres expériences sur l'énergie noire. Il se dit qu'ils seraient parvenus à la conclusion que l'énergie noire est effectivement une énergie libre. Si tel est bien le cas, reste à savoir comment l'exploiter. L'effet Casimir serait peut-être un moyen. Une source d'énergie potentiellement infinie serait alors à notre portée. Est-on à la veille d'une révolution technologique ? La collaboration de l'UANT n'a pas encore publié ses résultats, et il faudra encore attendre cette échéance pour affirmer que les problèmes énergétiques de l'humanité seront, à terme, résolus.
