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Posté par Michel le Lundi 03/07/2006 à 00:00
Le vide est-il vide ? Les nano-machines iront voir...
L'université britannique de Leicester conduit un consortium d'études impliquant trois nations (R-U, France et Suède) pour un "voyage fantastique" d'exploration du vide ayant pour objectif d'en retirer des avantages éventuels qui n'appartiennent encore qu'au domaine de la science-fiction (La science-fiction, prononcée /sjɑ̃s.fik.sjɔ̃/ (abrégé en SF), est un genre narratif (principalement littéraire et...).

L'étude consiste à étudier et à analyser un espace vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) dans lesquels des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) se déplacent, et qui possède une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est...) intrinsèque d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) élevée connue sous le nom "d'énergie du point-zéro".

De récents investissements au Virtual Microscopy Centre et au Nanoscale Interfaces Centre de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Leicester ont placé cette dernière dans une position clé pour effectuer des avancées dans le domaine des mesures de l'effet Casimir (L’effet Casimir, tel que prédit par le physicien néerlandais Hendrik Casimir en 1948, est une force attractive entre deux plaques parallèles conductrices et non chargées[1]. Cet effet, dû aux « fluctuations...) dans le cadre des nouvelles géométries.

L'effet Casimir est une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) mystérieuse entre les objets, qui résulte directement des propriétés quantiques du "soit-disant" vide. En physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de...) classique le vide est la simple absence de toute matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace...) ou énergie tandis que la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) quantique nous indique que c'est en réalité une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) agitée de particules quantiques apparaissant et disparaissant continuellement de notre univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) visible. Cela donne au vide une densité d'énergie extrêmement élevée.

Le programme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...), "Nanocase", utilisera un microscope à force atomique (Le microscope à force atomique (ou AFM pour atomic force microscope) est un dérivé du microscope à effet tunnel (ou Scanning Tunneling Microscope, STM), qui peut servir à visualiser...) sous vide ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif léger permettant...) poussé pour faire des mesures de précision de l'effet Casimir et pour évaluer ses potentialités d'utilisation en fournissant une méthode de transmission sans contact entre nano-machines.


Chris Binns, professeur de Nanosciences à l'université de Leicester, explique:

"Cette recherche aidera à surmonter un problème fondamental rencontrés avec toutes les nano-machines, c'est-à-dire les machines dont les différents composants sont de la taille des molécules. A cette échelle tous les composants qui entrent en contact s'engluent les uns avec les autres. Si une méthode peut s'avérer capable de transmettre une force à travers un petit espace libre, alors il pourrait être possible de construire des nano-machines qui fonctionnent librement sans 's'embourber'".

"De telles machines appartiennent actuellement au domaine de la science-fiction et un long mais possible voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au...) nous attend, qui pourrait mener un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...) par exemple à la possibilité de reconstruire des cellules humaines endommagées au niveau moléculaire".

"En un sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...) la valeur effective de l'énergie du point (Graphie) zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans...) n'est pas importante parce que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce que en nous connaissons se situe largement au-dessus. Selon la théorie quantique des champs (La théorie quantique des champs est l'application des concepts de la physique quantique aux champs. Issue de la mécanique quantique relativiste, dont l'interprétation comme théorie décrivant une seule...), chaque particule est une excitation (une onde) d'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) fondamental (par exemple le champ électromagnétique) dans le vide et c'est seulement l'énergie de l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) elle-même que nous pouvons détecter".

"Une analogie intéressante est de considérer notre univers observable (L'univers observable est un terme utilisé en cosmologie pour décrire la partie visible de notre Univers. Par définition même, la limite de cette partie visible est située à...) comme les vagues sur un océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en...), dont la profondeur serait sans importance. Nos sens et tous nos instruments ne peuvent détecter directement que les ondes. Il semble donc qu'essayer de sonder les couches du dessous, le vide lui-même, soit une entreprise impossible. Pas tout à fait cependant. Il existe des effets subtils de l'énergie du point zéro qui induisent des phénomènes discernables dans notre univers".

"Telle cette force, prédite en 1948 par le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot...) hollandais Hendrik Casimir, qui résulte de l'énergie du point zéro. Deux miroirs placés face à face dans le vide produisent une perturbation des fluctuations quantiques provoquant une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) qui s'exerce sur les miroirs".

"Détecter et mesurer l'effet Casimir n'est cependant pas chose facile car il ne devient significatif que si les miroirs s'approchent à moins de 1 micron l'un de l'autre. La production de surfaces suffisamment parallèles avec la précision nécessaire a dû attendre l'apparition des outils des nanotechnologies pour pouvoir effectuer des mesures précises de cette force".

L'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) de l'université de Leicester permettra aux chercheurs d'étendre les mesures à des formes plus complexes et, pour la première fois, de rechercher un moyen d'inverser l'effet Casimir. Ce serait une découverte importante car cette force est une propriété fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) du vide et son inversion s'apparente à inverser la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.). Technologiquement ceci n'aurait une pertinence qu'à des distances très faibles mais cela révolutionnerait complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) la conception des micro et des nano-machines.

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Source: University of Leicester
Illustration: Extrait du film “Le voyage fantastique”