La force de Casimir et la supraconductivité sont deux effets quantiques bien connus. Ces phénomènes ont été soigneusement étudiés séparément, mais que se passe-t-il lorsque ces effets sont combinés en une seule expérience ? Maintenant, L'université de technologie de Delft a créé une micropuce sur laquelle deux fils ont été placés à proximité immédiate afin de mesurer les forces de Casimir qui agissent sur eux lorsqu'ils deviennent supraconducteurs.

Le vide est-il vraiment vide ? La mécanique quantique nous dit qu'elle grouille en fait de particules. Dans les années 1940, Les physiciens néerlandais Hendrik Casimir et Dirk Polder ont prédit que lorsque deux objets sont placés très près, environ un millième du diamètre d'un cheveu humain, cette mer de « particules de vide » les rassemble – un phénomène connu sous le nom d'effet Casimir. Cette force d'attraction est présente entre tous les objets et définit même des limites fondamentales à la proximité avec laquelle nous pouvons placer des composants ensemble sur des micropuces.

La supraconductivité est un autre phénomène quantique bien connu, découvert aussi par un Hollandais, Heike Kamerlingh Onnes, au début du 20e siècle. Il décrit comment certains matériaux, comme l'aluminium ou le plomb, permettre à l'électricité de les traverser sans aucune résistance à des températures cryogéniques. Au cours des 100 dernières années, les supraconducteurs ont révolutionné notre compréhension de la physique et sont responsables des trains à lévitation magnétique, IRM et même des stations de téléphonie mobile.

Hors de portée

Alors que l'effet Casimir et la supraconductivité sont tous deux des phénomènes quantiques largement étudiés, presque rien n'est connu sur l'interaction entre les deux, et c'est là que certains physiciens pensent que certaines des prochaines percées scientifiques pourraient se trouver. La force de Casimir a été démontrée de manière concluante entre différents matériaux. Cependant, l'utilisation de supraconducteurs pour mesurer l'effet est restée hors de portée en raison d'immenses défis technologiques à des températures ultra-froides.

Dans une nouvelle publication en Lettres d'examen physique , Des chercheurs de l'Université de technologie de Delft ont présenté un nouveau capteur de pointe qui leur permet de mesurer pour la première fois les forces entre des supraconducteurs rapprochés. Le capteur est constitué d'une puce électronique sur laquelle deux chaînes sont placées à proximité immédiate. Ces fils peuvent ensuite être refroidis à des températures cryogéniques, les rendant supraconducteurs. "Les cordes ont des trous au centre qui agissent comme un résonateur optique, " a déclaré le chef de groupe Simon Gröblacher. " La lumière laser d'une certaine longueur d'onde y est piégée. On peut utiliser cette lumière pour mesurer de petits déplacements entre les deux fils, ce qui signifie que nous pouvons mesurer les forces qui agissent sur eux à n'importe quelle température."

Essais supplémentaires

Avec leur sensibilité à la force sans précédent, les chercheurs sont également en mesure de sonder certaines théories hautement spéculatives de la gravité quantique à des températures proches du zéro absolu, un saint Graal de la physique. "Nous pourrions réfuter l'une des théories de la gravité quantique les plus improbables et les plus controversées, qui a prédit que nous devrions voir un fort effet de type Casimir dû aux champs gravitationnels rebondissant sur les supraconducteurs, " a déclaré Richard Norte, le premier auteur de l'article. "Nous n'avons mesuré aucun effet de ce type avec notre sensibilité actuelle." S'il y a un effet Casimir gravitationnel, elle est plus subtile que cette théorie ne l'avait prédit.

Les nouvelles micropuces ouvrent la voie à d'autres expériences dans un territoire scientifique inexploré où ces deux célèbres effets quantiques entrent en collision. Les chercheurs espèrent augmenter encore la sensibilité de leurs capteurs à micropuce dans un avenir proche et potentiellement sonder l'effet Casimir entre les supraconducteurs à haute température. La question reste ouverte de savoir comment, exactement, la supraconductivité fonctionne dans ces matériaux exotiques, et les expériences de Casimir pourraient éclairer la physique sous-jacente.