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Comment les feuilles supraconductrices pourraient refléter les ondes gravitationnelles
Les ondes gravitationnelles sont les distorsions insaisissables dans l'espace-temps créées par les événements les plus violents de l'univers - les collisions entre les trous noirs, les étoiles qui explosent et même le big bang lui-même.
Personne n'a retenu une observation confirmée de ces vagues, mais cela pourrait changer grâce à une idée intrigante de Raymond Chiao et de ses amis de l'Université de Californie à Merced. Ils proposent l'existence d'un nouveau type de miroir qui réfléchit les ondes gravitationnelles et pourrait même les convertir en ondes électromagnétiques.
D'abord un peu de contexte. Les physiciens théoriciens ont remarqué depuis longtemps que dans certaines circonstances, les équations de la relativité générale d'Einstein, qui prédisent l'existence d'ondes gravitatonales, présentent une similitude remarquable avec les équations de Maxwell qui décrivent le comportement du rayonnement électromagnétique. C'est un indice important pour comprendre le comportement des ondes gravitationnelles, dit Chiao.
Il signale le cas particulier dans lequel un mince film supraconducteur réfléchit les ondes électromagnétiques. Si cela fonctionne pour les ondes em, alors les mathématiques indiquent que cela doit également fonctionner pour les ondes gravitationnelles.
Voici la réflexion. Une onde gravitationnelle étire et comprime l'espace lorsqu'elle se déplace dans l'univers. Tout objet sur son chemin semblera écrasé et étiré de la même manière, les particules à l'intérieur de cet objet se déplaceront avec l'espace déformé dans une trajectoire spécifique (appelée mouvement géodésique).
La nouvelle idée vient de l'examen de ce qui arrive à une feuille supraconductrice lors du passage d'une onde gravitationnelle. Les couples de Cooper au sein de la feuille sont des objets quantiques régis par le principe d'incertitude et ne peuvent donc pas avoir de trajectoire spécifique : ils sont entièrement délocalisés. En revanche, les ions qui composent la structure cristalline du supraconducteur ne sont pas délocalisés et peuvent donc suivre une trajectoire géodésique lors du passage d'une onde gravitationnelle.
C'est la base sur laquelle une onde gravitationnelle peut interagir avec une feuille supraconductrice. La délocalisation quantique fait que les paires de Cooper d'un supraconducteur subissent un mouvement non géodésique par rapport au mouvement géodésique de son réseau ionique, explique Chiao et ses amis.
Ils spéculent que cette différence de mouvement fait que la feuille absorbe l'énergie de l'onde gravitationnelle, puis la réémet sous forme d'onde gravitationnelle se déplaçant dans la direction opposée, c'est-à-dire la réflexion spéculaire.
C'est une affirmation extraordinaire qui nécessite une enquête plus approfondie, notamment parce qu'il existe en premier lieu un certain nombre de désaccords sur la liaison GR-Maxwell.
Néanmoins, Chiao et consorts vont encore plus loin en terminant leur article par ceci :
Cela implique que deux sphères supraconductrices chargées et en lévitation en équilibre mécanique statique, de sorte que leur répulsion coulombienne équilibre leur attraction newtonienne, devraient être un transducteur efficace pour convertir les ondes EM en ondes GR et vice versa. Une expérience de type Hertz dans laquelle un émetteur et un récepteur de micro-ondes GR sont construits à l'aide de deux de ces transducteurs devrait donc être pratique à réaliser.
Ainsi, une paire de sphères supraconductrices en lévitation agirait comme une antenne pour les ondes gravitationnelles et les convertirait en ondes électromagnétiques.
Pourquoi attendre LIGO ? Quel est le pari que les sphères supraconductrices peuvent faire la détection en premier ?
Réf : arxiv.org/abs/0903.0661 : Existe-t-il des miroirs pour les ondes gravitationnelles ?