Une nouvelle étude publiée dans la revue Physical Review Letters a résolu un débat vieux d'un siècle sur la façon de décrire la densité de moment électromagnétique dans la matière. L'étude, menée par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley, a révélé que la description correcte de la densité de moment électromagnétique dans la matière est donnée par la définition d'Abraham-Minkowski.
Le débat sur la densité de moment électromagnétique dans la matière dure depuis la fin du XIXe siècle, lorsque James Clerk Maxwell a développé pour la première fois sa théorie de l'électromagnétisme. La théorie de Maxwell prédisait que les ondes électromagnétiques transportaient une impulsion, mais il n'était pas clair comment calculer cette impulsion dans la matière.
Au fil des années, plusieurs définitions différentes de la densité de moment électromagnétique dans la matière ont été proposées. Les définitions les plus populaires sont la définition d'Abraham-Minkowski et la définition de Poynting. La définition d'Abraham-Minkowski est basée sur l'idée que l'impulsion d'une onde électromagnétique est portée par les champs électriques et magnétiques, tandis que la définition de Poynting est basée sur l'idée que l'impulsion d'une onde électromagnétique est portée par le flux d'énergie.
Le débat sur la définition correcte de la densité de moment électromagnétique dans la matière dure depuis des décennies et il n’y a pas eu de consensus clair. Cependant, la nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley a finalement résolu le débat.
Les chercheurs ont utilisé une combinaison de techniques théoriques et expérimentales pour montrer que la définition d'Abraham-Minkowski de la densité de moment électromagnétique dans la matière est la bonne. L'étude a révélé que la définition de Poynting ne décrit pas correctement l'impulsion des ondes électromagnétiques dans la matière et que la définition d'Abraham-Minkowski est la seule définition cohérente avec les lois de la physique.
La résolution du débat sur la densité de moment électromagnétique dans la matière constitue une avancée significative dans le domaine de l’électromagnétisme. Cela a des implications importantes pour notre compréhension de la manière dont les ondes électromagnétiques interagissent avec la matière et pourrait conduire à de nouvelles applications des ondes électromagnétiques dans la technologie et la science.
Contexte
La densité de moment électromagnétique est une mesure de la quantité de moment transportée par une onde électromagnétique. Elle est définie comme la quantité de quantité de mouvement par unité de volume d'espace.
L’impulsion d’une onde électromagnétique est donnée par l’équation suivante :
```
p =ε₀E² + μ₀H²
```
où:
* p est la densité de quantité de mouvement (en N/m²)
* ε₀ est la permittivité de l'espace libre (en F/m)
* E est l'intensité du champ électrique (en V/m)
* μ₀ est la perméabilité de l'espace libre (en H/m)
* H est l'intensité du champ magnétique (en A/m)
Le débat sur la densité de quantité de mouvement électromagnétique dans la matière dure depuis des décennies car il existe deux manières différentes de calculer la quantité de mouvement d'une onde électromagnétique dans la matière. Les deux méthodes différentes sont la définition d'Abraham-Minkowski et la définition de Poynting.
La définition d'Abraham-Minkowski repose sur l'idée que l'impulsion d'une onde électromagnétique est portée par les champs électriques et magnétiques. Cette définition est donnée par l'équation suivante :
```
p =εE² + µH²
```
où:
* p est la densité de quantité de mouvement (en N/m²)
* ε est la permittivité du matériau (en F/m)
* E est l'intensité du champ électrique (en V/m)
* μ est la perméabilité du matériau (en H/m)
* H est l'intensité du champ magnétique (en A/m)
La définition de Poynting repose sur l’idée que l’impulsion d’une onde électromagnétique est portée par le flux d’énergie. Cette définition est donnée par l'équation suivante :
```
p =S/c
```
où:
* p est la densité de quantité de mouvement (en N/m²)
* S est le flux énergétique (en W/m²)
* c est la vitesse de la lumière (en m/s)
Le débat sur la définition correcte de la densité de moment électromagnétique dans la matière dure depuis des décennies, car les deux définitions donnent des résultats différents dans certains cas. Par exemple, dans le vide, la définition d'Abraham-Minkowski et la définition de Poynting donnent le même résultat. Cependant, dans un matériau, la définition d'Abraham-Minkowski donne un résultat différent de la définition de Poynting.
La nouvelle étude
La nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley a finalement résolu le débat sur la densité de moment électromagnétique dans la matière. L’étude a révélé que la définition d’Abraham-Minkowski de la densité de moment électromagnétique dans la matière est la bonne.
Les chercheurs ont utilisé une combinaison de techniques théoriques et expérimentales pour montrer que la définition d’Abraham-Minkowski est la seule définition cohérente avec les lois de la physique. L’étude a également révélé que la définition de Poynting ne décrit pas correctement l’impulsion des ondes électromagnétiques dans la matière.
La résolution du débat sur la densité de moment électromagnétique dans la matière constitue une avancée significative dans le domaine de l’électromagnétisme. Cela a des implications importantes pour notre compréhension de la manière dont les ondes électromagnétiques interagissent avec la matière et pourrait conduire à de nouvelles applications des ondes électromagnétiques dans la technologie et la science.
