Peser le vide
Laboratoire national pour l'expérience complète ; université pour la contribution utile. · 2 min de lecture
Ce qu'elle propose
La théorie quantique remplit l'espace vide d'énergie. La relativité générale dit que l'énergie a un poids. Poser une cavité de Casimir sur une balance et demander si le déficit d'énergie du vide à l'intérieur est poussé vers le haut, la même comptabilité qu'un corps déplaçant de l'eau. Si c'est le cas, la jonction entre le chapitre du site sur le vide et son chapitre sur la gravité cesse d'être un argument et devient une lecture de laboratoire.
À qui elle s'adresseIngénieurs en mécanique de précision · Ingénieurs en métrologie à faible bruit · Spécialistes des matériaux cryogéniques · Sismologues
Pourquoi la bibliothèque le suggère
Parcourez la comptabilité une fois avant de lire l'expérience.
Avant de toucher à quoi que ce soit : à quoi vous attendez-vous ?
C'est facultatif et il n'y a aucune note. L'instrument ci-dessous fonctionne de la même façon, que vous répondiez ou non.
Sous le niveau ambiant, pas sous rien
Quatre étapes, et la formule sort juste au bout. Partez du vide environnant. Rapprochez deux plaques et les modes les plus longs ne tiennent plus dans l'interstice. Ce qui reste à l'intérieur, c'est le même champ moins un mince copeau — une quantité toujours massivement positive. Ce n'est qu'en remontant le zéro de l'échelle jusqu'au niveau ambiant que la lecture devient négative, et c'est tout ce que le mot négatif a jamais voulu dire ici.
Le copeau est tracé avec un grossissement de 2 000 fois, pour être seulement visible.
Voici le vide environnant, et il est l'unité de tout le dessin. Tout ce qui suit est mesuré par rapport à cette ligne.
- Énergie dans l'interstice, rapportée à un zéro absolu
- 99,990 %
- La même énergie, mesurée depuis le niveau ambiant
- -0,010 %
- Fraction du champ encore présente dans l'interstice
- 99,990 %
- Le copeau exclu : les modes longs qui ne tiennent plus
- 0,010 %
La barre n'atteint jamais zéro. À toute séparation de ce dessin l'énergie absolue dans l'interstice est positive, et la lecture négative n'apparaît qu'après avoir remonté le zéro de l'échelle.
Portée : un diagramme comptable pour l'étiquette, pas un calcul de la force de Casimir. Il fixe la formulation dont dépend le chapitre et n'affirme aucune densité d'énergie absolue.
La fiche source : Davis et Puthoff, concepts expérimentaux pour produire de l'énergie négative en laboratoire
Ce qu'on demande à la balance de peser est une mince tranche d'ondes longues que l'interstice fermé ne peut plus loger — non pas un volume vidé.
Enrico Calloni et dix-sept collègues, Carlo Rovelli parmi eux, proposent de cycler des plaques supraconductrices à haute température à travers leur transition pour que la réflectivité de la cavité — et donc son énergie du vide — s'allume et s'éteigne, et de surveiller sur une balance une force d'environ dix puissance moins seize newtons (The Archimedes experiment, 2015). Le prototype est construit : un bras d'aluminium d'un demi-mètre lu par un interféromètre de Michelson, fonctionnant en boucle fermée dans la mine sismiquement calme de Sos Enattos en Sardaigne, atteignant un bruit de couple d'environ sept fois dix puissance moins treize newton-mètres par racine de hertz — la limite thermique de sa propre suspension, qui est exactement le niveau autour duquel la balance cryogénique finale a été conçue (Thermal noise-limited beam balance as prototype of the Archimedes vacuum weight experiment, 2024). L'enjeu théorique est exposé par Ulf Leonhardt, qui soutient que faire la même renormalisation que la cosmologie contourne — celle que la physique de Casimir de laboratoire pratique couramment — laisse une constante cosmologique de la bonne taille, et qu'un univers en expansion joue le rôle qu'un miroir mobile joue dans l'effet Casimir dynamique (Casimir cosmology, 2022).
L'expérience ou la construction
La balance complète est une grande collaboration dans une mine profonde. Mais les problèmes qui la rendent possible sont séparables et chacun d'eux est une thèse : l'empilement d'échantillons supraconducteurs, le pilotage du cyclage de transition, le budget de bruit thermique de la suspension, l'isolation sismique. La mesure qui tranche est la force en newtons sur la balance tandis que l'échantillon est cyclé à travers sa transition supraconductrice, contre un leurre non supraconducteur de masse et de géométrie identiques cyclé sur la même plage de température. Ce témoin est toute l'expérience : le leurre sépare un changement d'énergie du vide d'un changement de température.
Contexte de recherche
Le dossier décrit une collaboration financée, un prototype ayant atteint son plancher de bruit de conception, et une prochaine machine nommée.
Prenez cette fiche
- La mesure qui tranche
- La mesure qui tranche est la force en newtons sur la balance tandis que l'échantillon est cyclé à travers sa transition supraconductrice, contre un leurre non supraconducteur de masse et de géométrie identiques cyclé sur la même plage de température.
- Ce qu'il faut pour commencer
- Laboratoire national pour l'expérience complète ; université pour la contribution utile.
- L'ingénieur qu'elle forme
- C'est aussi la réponse la plus directe que ce domaine puisse donner à la question qu'un lecteur sceptique a le droit de poser : est-ce que tout cela pèse quelque chose.
Ce sur quoi elle repose
Sa place dans le programme
La physique de Casimir et l'ingénierie des forces du vide · Le champ du point zéro, l'inertie et la gravité · Qu'est-ce que le vide ? De l'espace vide à un milieu structuré · Le vide à l'échelle cosmique