Effet Casimir géant prévu à l'intérieur des métamatériaux

Les métamatériaux sont des substances exotiques conçues pour diriger les ondes électromagnétiques d'une manière impossible avec des choses ordinaires. L'une de leurs propriétés les plus excitantes est qu'elles peuvent courber la lumière d'une manière mathématiquement équivalente à la façon dont l'espace-temps courbe la lumière.

Cette équivalence formelle signifie que les métamatériaux peuvent reproduire en laboratoire le comportement exact de la lumière, non seulement dans notre espace-temps, mais dans de nombreux autres qui n'ont été que conjecturés jusqu'à présent. Cela permet aux physiciens d'utiliser des métamatériaux pour simuler des trous noirs, des big bangs et même des multivers.

Aujourd'hui, Tian-Ming Zhao et Rong-Xin Miao de l'Université des sciences et technologies de Chine à Hefei utilisent ce genre de réflexion pour faire une prédiction surprenante sur l'effet Casimir à l'intérieur de certains métamatériaux.

L'effet Casimir se produit parce que notre vide est rempli d'un maelström d'ondes qui sautent dans et hors de l'existence aux plus petites échelles. La conséquence la plus connue de ceci est la force bien connue de Casimir, qui rapproche deux plaques conductrices rapprochées.

L'explication est que lorsque la distance entre les plaques est suffisamment petite, cela peut exclure toutes les vagues trop grandes pour tenir dans l'espace. Puisqu'il n'y a rien entre les plaques pour s'opposer à l'effet de ces ondes, elles génèrent une force qui pousse les plaques entre elles.

Cette force Casimir opère à une échelle infime, si petite qu'elle n'a été mesurée pour la première fois qu'en 1997. Mais elle n'est pas anodine. À une séparation de 10 nm, la force équivaut à 1 atmosphère (bien que la force réelle dépende de divers facteurs tels que la forme précise des objets à proximité).

Bien entendu, les propriétés des ondes du vide dépendent fortement du milieu dans lequel elles existent. Il n'est donc pas difficile d'imaginer que des espaces-temps différents pourraient avoir un impact significatif sur la taille de l'effet Casimir.

C'est exactement ce que montrent Zhao et Miao. Ils disent que dans un type particulier d'espace électromagnétique appelé espace Rindler, l'effet Casimir est énorme. L'idée essentielle ici est que l'espace peut être conçu pour ne permettre que certaines longueurs d'onde de fonctionner. Si les propriétés électromagnétiques de l'espace Rindler sont adaptées à la température ambiante, alors ces types d'ondes thermiques peuvent dominer l'énergie de Casimir.

Cela rend l'énergie Casimir énorme. Zhao et Miao calculent que dans un laboratoire à 300K (température ambiante), l'énergie de Casimir serait environ 10^11 fois plus grande que la valeur de l'espace libre. C'est une différence significative qui devrait rendre ces effets accessibles d'une toute nouvelle manière à un public beaucoup plus large.

Zhao et Miao disent également que ce type de matériau devrait être relativement simple à construire, couche par couche.

Cela signifie qu'il ne faudra pas longtemps avant que quelqu'un construise ce type de matériau et montre pour la première fois l'effet Casimir géant. Nous allons regarder.

Réf : arxiv.org/abs/1110.1919 : Énorme effet Casimir à température finie dans l'espace électromagnétique de Rindler

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