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L'énergie du vide quantique



  1. #1
    Draven

    L'énergie du vide quantique


    ------

    Bonjour à tous,
    dans le vide quantique, des énergies apparaissent puis disparaissent, ceci est due au principe d'incertitude et plus les mesures sont faites sur un temps court, plus les énergies sont grandes mais a-t-on une idée de la valeur la plus importante que peuvent prendre ces énergies?
    Dans quel volume?

    Merci d'avance.

    -----

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  3. #2
    lionelod

    Re : L'énergie du vide quantique

    Bonjour,

    A quoi bon quantifier ces valeurs ?
    Il est plus intéressant à mon sens de se poser la question de la signification "des fluctuations du vide".

    Pour essayer de se faire une petite idée, il faut hélas passer par des modèles mathématiques. Je vois 2 exemples.

    1. Les fluctuations du vide vus comme un continuum d'états.

    Lorsqu'on couple un état avec un continuum d'états, on voit apparaître l’irréversibilité de l'état discret. On dit que cet état à une durée de vie finie.
    La relation d'incertitude montre clairement le lien entre la transmission de l'énergie de l'état discret au continuum et la durée de vie de l'état

    2. Les fluctuations du vide du point de vu du théorème Fluctuation-Dissipation

    Ce théorème magnifique sort tout droit du cerveau d'Einstein! Il relie l'échelle microscopique (les fluctuations) et l'échelle macroscopique (la dissipation).
    D'après ce théorème, la dissipation (avec pour conséquence immédiate l'accroissement de l'entropie) que nous constatons à notre échelle macroscopique, est la conséquence des fluctuations du vide!

  4. #3
    Draven

    Re : L'énergie du vide quantique

    Merci, oui c'est vrai que c'est magnifique ^^ même si ça ne répond pas à ma question, c'est très intéressant merci.

  5. #4
    vaincent

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par lionelod Voir le message
    D'après ce théorème, la dissipation (avec pour conséquence immédiate l'accroissement de l'entropie) que nous constatons à notre échelle macroscopique, est la conséquence des fluctuations du vide!
    Bonjour,

    tu extrapoles peut-être un peu trop non ?!! Il faut quand même rappeler qu' Einstein a donné une première description quantitative du mouvement brownien en reliant notamment, en effet, le pouvoir de diffusion d'un fluide et sa dissipation visqueuse. De là à dire que ce premier lien "micro-macro" entre l'échelle moléculaire et l'échelle millimétrique s'applique aux fluctuations quantiques du vide, il faut être prudent, et fournir des arguments solides qui soient en faveur de cette analogie.
    Au niveau de la terminologie, le "premier et second théorème de fluctuation-dissipation" appartient à Kubo et ne sera errigée au rend de théorème qu'après que Langevin est introduit la première équation différentielle stochastique qui porte son nom.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    lionelod

    Re : L'énergie du vide quantique

    De là à dire que ce premier lien "micro-macro" entre l'échelle moléculaire et l'échelle millimétrique s'applique aux fluctuations quantiques du vide, il faut être prudent, et fournir des arguments solides qui soient en faveur de cette analogie.
    On parle bien de quantum thermal bath (bain thermique quantique) ...


    Au niveau de la terminologie, le "premier et second théorème de fluctuation-dissipation" appartient à Kubo et ne sera errigée au rend de théorème qu'après que Langevin est introduit la première équation différentielle stochastique qui porte son nom.
    Kubo a repris l'idée d'Einstein, l'a revêtue d'une "parure spectrale", et nous refourgue le tout sous forme d'un théorème ...

  8. #6
    gatsu

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par lionelod Voir le message
    On parle bien de quantum thermal bath (bain thermique quantique) ...
    Salut,

    L'appellation "fluctuation-dissipation" est usuellement associée à un résultat de la théorie de la réponse linaire en physique statistique hors équilibre. il en existe certainement une version quantique mais ça n'a strictement rien à voir avec la question posée.

    Kubo a repris l'idée d'Einstein, l'a revêtue d'une "parure spectrale", et nous refourgue le tout sous forme d'un théorème ...
    Vaincent a raison, à ma connaissance Einstein n'a rien dit sur les fluctuations quantiques du vide mais son papier de 1905 permettait de faire un lien entre le micro (classique) et la macro (classique).

    Citation Envoyé par Draven
    dans le vide quantique, des énergies apparaissent puis disparaissent, ceci est due au principe d'incertitude et plus les mesures sont faites sur un temps court, plus les énergies sont grandes mais a-t-on une idée de la valeur la plus importante que peuvent prendre ces énergies?
    Dans quel volume?
    A priori, toutes les valeurs peuvent être envisagées pour des particules parfaitement libres. Pour l'aspect temporel que tu soulignes, c'est plus un résultat de théorie du signal qu'autre : si un signal est observé sur un intevalle de temps très court , alors il peut être décomposé comme une somme d'oscillations dont les fréquences s'étallent sur une plage de largeur typique telle que
    .
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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  10. #7
    Draven

    Re : L'énergie du vide quantique

    Oui je vois, Merci pour vos réponses.
    Et une dernière question.
    Pourquoi ces énergies ne peuvent pas être exploité, c'est à cause de leur courte durée d'existence ou d'un autre phénomène, ou alors elles peuvent être exploité mais nous ne maitrisons pas assez bien la chose pour produire de l'énergie à partir du vide?

  11. #8
    gatsu

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par Draven Voir le message
    Oui je vois, Merci pour vos réponses.
    Et une dernière question.
    Pourquoi ces énergies ne peuvent pas être exploité, c'est à cause de leur courte durée d'existence ou d'un autre phénomène, ou alors elles peuvent être exploité mais nous ne maitrisons pas assez bien la chose pour produire de l'énergie à partir du vide?
    Ces fluctuations sont exploitées naturellement dans des interactions qu'on appelle interactions de van der Waals. L'interaction de Casimir entre deux palques conductrices par exemple est un cas particulier d'interaction de vdW.
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  12. #9
    Deedee81
    Modérateur

    Re : L'énergie du vide quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par Draven Voir le message
    Pourquoi ces énergies ne peuvent pas être exploité, c'est à cause de leur courte durée d'existence ou d'un autre phénomène, ou alors elles peuvent être exploité mais nous ne maitrisons pas assez bien la chose pour produire de l'énergie à partir du vide?
    La nature est vicieuse Même dans ce phénomène, l'énergie est conservée, au moins en moyenne sur une "certaine durée".

    Le terme de "fluctuation" est a mon avis un peu trompeur. L'état du vide est le plus stable et le plus calme qu'on puisse imaginer. Il y a un bon article sur ça :
    http://xxx.lanl.gov/abs/0809.2904
    Il est aussi particulièrement "lisse et homogène" : l'état du vide est invariant par transformation de Lorentz.

    En somme, les fluctuations du vide ce n'est pas des particules apparaissant de ci de là et qu'on pourrait "attraper" avant qu'elles disparaissent.

    Si on tient absolument à le décrire en termes de fluctuations (ou en utilisant les techniques de la théorie quantique des champs par des diagrammes "vide - vide") on peut dire qu'à tout instant, en tout point il y a toutes les fluctuations possibles et imaginables (toutes les particules, toutes les polarisations, toutes les énergies, toutes les durées possibles, en même temps et partout). Droles de fluctuations (et drole de vide).

    Il faut donc faire très attentions aux images un peu trompeuse sur les fluctuations du vide dans la vulgarisation.

    Ceci étant dit, comment récupérer l'énergie du vide ? A chaque état des champs est associé une certaine quantité d'énergie. A l'état du vide en particulier. Pour obtenir de l'énergie il faut changer l'état du système, le mettre dans un état de plus faible énergie et pomper la différence.

    Mais pour le vide, c'est épineux ! C'est l'état de plus basse énergie !!!!

    Une autre façon de le dire est celle de Feynman dans sa comparaison de la propagation d'une particule dans le vide avec sa propagation dans un cristal. Dans le cristal il y a aussi un état de plus basse énergie correspondant au vide de particules qui s'y propagent ou au vide de phonon. Il reste une énergie résiduelle : celle du cristal proprement dit. On peut la récupérer en détruisant le cristal. Mais comme il le dit, dans le cas du vide réel, difficile de détruire le vide pour en récupérer l'énergie

    Toutefois, il existe une possibilité. L'état du vide est en effet fonction de la situation physique dans lequel il est considéré. C'est le cas de situations évoquées par Gatsu. Entre deux plaques métalliques conductrices, l'état du vide électromagnétique varie selon la distance entre les plaques (ceci est dû au fait que pour un conducteur parfait le champ EM est nul sur les plaques et donc on ne peut pas avoir d'importe quelles longueurs d'onde pour les fluctuations du vide).

    Selon la situation, cet état peut varier et donc l'énergie du vide. Ainsi, quand on fait varier la distance entre les plaques on a une variation de l'énergie (dont le calcul est possible et la valeur finie).
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Casimir
    Cette variation correspond à une force entre les plaques qui est mesurable.

    Peut-on utiliser cette situation pour récupérer l'énergie ? Hé non ! Car l'énergie reste conservatrice (par construction d'ailleurs puisqu'on la détermine par différence entre états) : il faut autant d'énergie pour écarter les plaques qu'elles n'en restituent en s'approchant.

    En fait, la loi de conservation de l'énergie est intimement reliée à l'invariance par translation dans le temps du système physique (cela ne veut pas dire que le système est statique mais que les équations décrivant sont évolution sont invariantes ou encore que le temps n'apparait pas comme une variable explicite, dans son lagrangien par exemple). Or l'état du vide étant invariant sous les transformations de Lorentz (et donc les translations temporelles) et les équations décrivant les interactions fondamentales (l'électromagnétisme en particulier) étant invariantes par translation dans le temps, l'énergie est une grandeur automatiquement conservée.

    Il y a moyen de pas mal s'amuser sur ce thème de l'énergie du vide, surtout si on plonge dans les eaux troubles de la théorie quantique des champs en repère accéléré ou en présence de gravitation. Mais rien à faire pour violer cette loi de conservation de l'énergie (j'avais trouvé une idée un jour en imaginant la récupération du "rayonnement de Unruh" http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Unruh, mais j'ai fini par trouver la faille : à cause d'un effet analogue à l'effe Casimir).

    Bref, c'est pas demain la veille qu'on fabriquera un générateur EPZ
    Keep it simple stupid

  13. #10
    Draven

    Re : L'énergie du vide quantique

    Merci à toi pour ta réponse, c'est exactement ce que je voulais savoir
    cette énergie du vide me fascine tout comme la physique quantique en général.

  14. #11
    lionelod

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,

    Mais pour le vide, c'est épineux ! C'est l'état de plus basse énergie !!!!
    T'es sur de ça????
    J'ai peur qu'il y ait une grosse méprise ...

  15. #12
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Salut,

    L'appellation "fluctuation-dissipation" est usuellement associée à un résultat de la théorie de la réponse linaire en physique statistique hors équilibre. il en existe certainement une version quantique mais ça n'a strictement rien à voir avec la question posée.


    Vaincent a raison, à ma connaissance Einstein n'a rien dit sur les fluctuations quantiques du vide mais son papier de 1905 permettait de faire un lien entre le micro (classique) et la macro (classique).


    A priori, toutes les valeurs peuvent être envisagées pour des particules parfaitement libres. Pour l'aspect temporel que tu soulignes, c'est plus un résultat de théorie du signal qu'autre : si un signal est observé sur un intevalle de temps très court , alors il peut être décomposé comme une somme d'oscillations dont les fréquences s'étallent sur une plage de largeur typique telle que
    .
    Plusieurs choses me chiffonnent à ce propos, d'abord on peut avoir une mer completement plate, ensuite ce résultat dit qu'on peut analyser en une somme de solutions, mais il me semble que c'est possible car la solution de base des équations de la MQ est une solution oscillante (schrodinger ou dirac). Je n'en suis pas sûr car "on peut" faire des TF pour presque toutes les fonctions mais bon je poursuis mon raisonnement. Or la solution de base de l'équation de schrodinger n'est pas physique, car d'extension spatiale (et temporelle aussi ) infinie, et si on peut décomposer un signal en une somme d'oscillateur, cette somme est toujours infinie. Ca me parait donc simplement venir d'un outil d'analyse harmonique. Il y a peut-être des mathématiciens qui peuvent valider la physicité de ces outils?? Ensuite comme on associe une énergie à une fréquence, ça donne un truc vraiment mesurable.
    Une autre chose me gène concernant l'effet casimir, c'est que lorsqu'on place une source classique dans une cavité, si la source oscille continuement, les parois continuent de percevoir un champ oscillant, et l'annulation des modes trop grands ne se fait que par l'oscillation des électrons, et donc... ils sentent également la pression, ils n'annulent que les multiple réflexions. Pour vous en convaincre vous pouvez faire une simulation chez falstad.com, placez une source entre deux plaques et observez le vecteur de pointing, il est dirigé vers l'extérieur et il existe même si la longueur d'onde est trop grande. en gros l'énergie de l'onde passe dans l'oscillation des électrons et surement un retour sur la source. Je trouve donc bizarre qu'on dise que parce que c'est quantique les photons s'annulent sans prendre en compte l'interaction, car les électrons du métal sont tout aussi quantiques, et d'ailleurs tous les traitements que j'ai vu ne prenaient en compte que les photons. Comme quand on parle d'une barrière de potentiel en marche et de l'effet tunnel en L3, comme quand on ne prend pas en compte les rayonnements dans un atome d'hydrogène parce que les modes propres d'énergie inférieurs sont interdits. (il n'a plus de champs??? Je crois avoir lu que là encore ça avait avoir avec le vide). Bref quantique ça rime déjà avec magique, il ne faut pas trop en rajouter.
    Au passage, les fluctuations du vide n'ont rien à voir avec un bain thermique il existe des papiers là dessus, et c'est pour ça que certains essaient encore d'imaginer comment l'exploiter. Je n'y crois pas vraiment mais ça ne me parait pas être pour des raisons fondamentales. Si vraiment l'effet casimir n'est qu'un effet des modes propres alors il "suffit" d'incliner les plaques pour faire disparaitre les interférences destructives, bien sur probablement qu'une analyse fine nous prouverait que ça consomme au moins autant d'énergie que celle récupérée, mais à ma connaissance il n'existe pas de théorème affirmant que c'est totalement impossible, mais je peux me tromper, merci de me corriger, si c'est un potentiel conservatif, alors il faut en faire une interaction universelle.
    j'aspire à l'intimité.

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  17. #13
    coussin

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par kalish Voir le message
    et d'ailleurs tous les traitements que j'ai vu ne prenaient en compte que les photons.
    Dans la force de Casimir, y a les permittivités des matériaux. C'est ça « les électrons du métal »

  18. #14
    lionelod

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par kalish Voir le message
    Au passage, les fluctuations du vide n'ont rien à voir avec un bain thermique il existe des papiers là dessus, et c'est pour ça que certains essaient encore d'imaginer comment l'exploiter. Je n'y crois pas vraiment mais ça ne me parait pas être pour des raisons fondamentales.
    Vous n'avez rien compris à ce qu'était le vide quantique, par contre vous vous permettez d'affirmer avec dédain "Au passage" que ce n'est pas équivalent à un bain thermique, invoquant je ne sais quel papiers ...

  19. #15
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    ben ça peut se trouver si on cherche... mais je parierais plutôt sur le fait que vous n'avez rien compris, je n'ai aucune intention de discuter avec quelqu'un d'érudit certes, mais qui confond mouvement brownien et fluctuation quantique. et l'effet unruh n'y change rien, il faut ACCELERER, pour percevoir une hausse de température, drole de température.

    Pour la permitivité ah... bon, et en quoi c'est un traitement de l'interaction électron-photon? La permitivité permet selon moi de regarder la pénétration d'un champ électrique dans un matériau, ça n'a rien à voir avec un courant électronique, pourriez vous me donner une référence svp?

    Cordialement.
    Dernière modification par kalish ; 20/04/2011 à 10h23.
    j'aspire à l'intimité.

  20. #16
    obi76
    Modérateur*

    Re : L'énergie du vide quantique

    on ne s'emballe pas et on argumente, c'est mieux que de critiquer
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  21. #17
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    Ou est-ce que je m'emballe? Justement mes questions sont justifiées par des argumentations et je suis tout ouie à lire des réponses traitant du système total. Tout ce que je dis, c'est que de la façon dont on me l'a présenté, ça a toujours été analogue à regarder uniquement le champs électromagnétique, et un plan lisse avec une certaine conductivité. Le fait que la conductivité soit parfaite ou non ne change pas grand chose à l'histoire. si des modes peuvent apparaitre entre les plaques alors je trouve ça analogue à une source classique, et une première "onde" classique qui se réfléchit provoque par sa réflexion une répulsion de la plaque tout simplement parce que la pression de radiation, c'est la force de lorentz appliquée aux électron de la plaque.
    J'aimerais donc trouver une présentation "quantique" de la force de lorentz appliquée aux électrons du métal dans le cas d'une cavité casimir. Alors si on trouve une différence entre les deux faces pourquoi pas. J'ai lu aussi que ça pouvait s'expliquer autrement, selon la formulation de la théorie des champs qu'on emploie (une histoire de théorie des sources de schwinger je crois), mais je suis trop peu documenté là dessus.
    Et "Au passage", je ne connais les forces de WDV que classiquement et je suis infoutu de voir le rapport avec l'énergie du vide.
    Quand j'aurais le temps je chercherai le papier disant qu'il ne s'agit pas d'un bain thermique, promis, pêut-être qu'il est obcure, en attendant je ne vois toujours pas les arguments qui relient le mouvement brownien à l'énergie du vide.
    Moi j'ai une vision naive des choses, et de tout, et je me dis que la densité d'énergie du vide n'est pas mesurable directement et pose des problèmes parce que ça pourrait très bien diverger énormément. Un bain thermique à température nulle dont la densité d'énergie est infinie et qui ne thermalise pas son envirronement avec son énergie infinie est assez peu semblable à un bain thermique. nous serions donc à température infini+delta T????

    mhhh on doit bien voir quelques effets sur l'inertie des corps dans un truc pareil non? On devrait être thermaliser... ah oui mais il n'y a pas de température moyenne...ou elle est infinie

    quid de la valeur des interactions, faudrait il toute les shifter??? Si c'est un bain thermique alors il y a suffisemment d'énergie pour rompre les lien qui tiennent les atomes entre eux, à moins d'inventer de nouvelles interactions électromagnétiques, fortes etc...

    Bref entre mes non senses, et les omissions d'autres on se demande qui a raison.
    Dernière modification par kalish ; 20/04/2011 à 14h41.
    j'aspire à l'intimité.

  22. #18
    gatsu

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par kalish Voir le message
    si des modes peuvent apparaitre entre les plaques alors je trouve ça analogue à une source classique, et une première "onde" classique qui se réfléchit provoque par sa réflexion une répulsion de la plaque tout simplement parce que la pression de radiation, c'est la force de lorentz appliquée aux électron de la plaque.
    Précisément c'est ça le point. En électrodynamique quantique le champ électromagnétique est constitué de photons qui, comme tu l'as souligné, ne sont rien d'autre que des modes d'excitation de Fourier. Indépendament de l'opinion que l'on peut avoir sur cette description, il s'avère que la moyenne quantique du champ électromagnétique (les champs électrique et magnétique sont des opérateurs dans cette théorie) est directement reliée aux photons présents dans le sytème/cavité.
    En particulier, si il n'y a aucun photon dans le système alors la moyenne du champ électromagéntique est nulle. C'est ce qu'on appelle l'état du vide.
    Au delà de la valeur moyenne on peut s'intéresser aux fluctuations du champ du champ électromagnétique quantique autour de cette valeur moyenne (moyenne qui, soit dit en passant, correspond au champ classique de ce que j'en comprends). Ces fluctuations ne sont tout simplement pas nulles et correspondent en principe à une contribution de tous les modes possibles dans la cavité. Pour deux plaques métalliques, il est aussi possible de calculer l'interaction de Casimir-vdW en partant des plasmons à la surface du conducteur, qui, comme tout oscillateur quantique, on une énergie de point zéro non nulle. Bien entendu, à T=0, le résultat est le même que celui de Casimir et à T different de zero on retrouve la théorie de Lifshitz.
    Et "Au passage", je ne connais les forces de WDV que classiquement et je suis infoutu de voir le rapport avec l'énergie du vide.
    Quand j'aurais le temps je chercherai le papier disant qu'il ne s'agit pas d'un bain thermique, promis, pêut-être qu'il est obcure, en attendant je ne vois toujours pas les arguments qui relient le mouvement brownien à l'énergie du vide.
    il existe des formulations par intégrales de chemin de l'équation de langevin qui sont très similaires formellement à la formulation de la MQ par Feynman mais à la place de hbar il faut mettre kT. Donc même si l'analogie n'est pas parfaite il n'est non plus vrai que ce sont fondamentalement deux choses differentes selon moi.
    Moi j'ai une vision naive des choses, et de tout, et je me dis que la densité d'énergie du vide n'est pas mesurable directement et pose des problèmes parce que ça pourrait très bien diverger énormément.
    Tu as tout à fait raison. Typiquement dans le calcul de l'interaction de Casimir on a deux contributions infinies à l'énergie du point zéro et c'est juste que la difference des deux est finie mais ce n'est absolument pas trivial a priori.
    Un bain thermique à température nulle dont la densité d'énergie est infinie et qui ne thermalise pas son envirronement avec son énergie infinie est assez peu semblable à un bain thermique. nous serions donc à température infini+delta T????
    J'ai pas compris ta phrase.
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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  24. #19
    obi76
    Modérateur*

    Re : L'énergie du vide quantique

    Vous n'êtes pas le seul, mais vous en faite partie :

    Citation Envoyé par lionelod Voir le message
    Vous n'avez rien compris à ce qu'était le vide quantique, par contre vous vous permettez d'affirmer avec dédain "Au passage" que ce n'est pas équivalent à un bain thermique, invoquant je ne sais quel papiers ...
    et

    Citation Envoyé par kalish Voir le message
    mais je parierais plutôt sur le fait que vous n'avez rien compris, je n'ai aucune intention de discuter avec quelqu'un d'érudit certes, mais qui confond mouvement brownien et fluctuation quantique.
    Je me permets donc de rappeler un point de la charte :

    Citation Envoyé par charte
    2. La courtoisie est de rigueur sur ce forum : pour une demande de renseignements bonjour et merci devraient être des automatismes. Vous pouvez critiquer les idées, mais pas les personnes.
    Pour la modération,
    Dernière modification par obi76 ; 20/04/2011 à 15h24.
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  25. #20
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    bonsoir, je ne suis pas sur d'avoir compris la réponse, je vais tenter de reformuler ce qui me parait paradoxale:

    si les plaques s'attirent c'est qu'il y a une "pression" plus importante des fluctuations sur les plaques extérieurs que sur les plaques intérieurs.

    Or pour qu'il y ait pression il faut une interaction électromagnétique.

    Mais pour qu'il y ait annulation de certains modes, il faut aussi que cette meme interaction se produise sinon l'onde "classique" se propage.

    Comment la description quantique évite ça? Je veux dire que considérant un seul photon il est très douteux de réellement déterminer la quantité de mouvement transmise à un "réflecteur". Mais concernant une grande quantité de photons on doit retrouver une pression moyenne correspondant à une pression de radiation.
    Or c'est bien une pression semblable qu'on mesure dans cet effet casimir, que ce soit des demis modes change quoi?

    Tout simplement dit: pensez vous que classiquement l'annulation des modes produits à l'intérieur d'une cavité résulte en une annulation de la pression de radiation de l'intérieur vers l'extérieur?

    Qu'est-ce que la physique quantique change à ça?

    Donc cette moyenne est elle nulle ou infinie?

    Pour le reste je disais simplement qu'il est bizarre de l'assimiler à un bain thermique qui n'agirait pas vraiment comme un bain thermique, car pour moi la moyenne d'une somme infinie est plutot infini, si ces "demi modes" sont à l'origine de cette pression, et qu'on doit voir ça comme un bain thermique alors il doit agir avec la matière exactement comme un bain thermique par définition... il ne me semble pas que ce soit le cas sinon, il y aurait certaines conséquences très visibles, il ferait très chaud. Mais je sais que le vide agit sur la matière notamment grace à l'effet lamb.
    j'aspire à l'intimité.

  26. #21
    coussin

    Re : L'énergie du vide quantique

    Bon, je comprends toujours pas…

    La force de Casimir, c'est bête comme chou. C'est i.e. la valeur moyenne de la composante idoine du tenseur énergie-impulsion de Maxwell dans le vide. Point.
    Il se trouve que c'est non-nul mais juste parce que cette composante est proportionnelle à et (et pas à E ou B ). C'est pour ça que le champ EM fluctue dans le vide : parce que mais .

    Bon bah c'est tout Après, bah il reste juste à le calculer ce champ EM entre deux plaques. Mais à part ça…

  27. #22
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    c'est balot je ne peux pas faire tourner la simulation sur mon poste (encore un coup de linux).

    Je ne comprends pas ce que vous comprenez pas.

    Je dis qu'en mécanique quantique quand on étudie la réflexion sur un potentiel infinie. SCOLAIREMENT, on ne s'occupe que de la particule oui?

    Mais voilà le potentiel est bien un objet physique, donc par conservation de l'impulsion il doit reculer oui?

    Je veux bien que ce soit dur à évaluer et qu'il y ait des histoires d'incertitude là dedans mais bon, si on balance plein de particules, on a un recul.

    Comment s'exerce la pression de radiation "classique"? Une onde arrive (donc un champs électrique oscillant de carré moyen de valeur non nulle orthogonal au champ magnétique), fait bouger des électrons, électrons qui sont soumis à la force de lorentz du courant provoqué par le champ électrique et le champ magnétique de l'onde.

    il réémettent une onde.

    Maintenant je dis juste que pourqu'il y ait annulation des modes, il faut justement qu'il y ait réflexion, c'est à dire que les électrons bougent et soient soumis à une force de lorentz. Sinon pas de réflexions

    Et puis je dis qu'on ne parle que du champs électrique (ou de son carré si vous préférez) mais pas des électrons, comme si on avait non seulement découplé les deux, mais en plus oublié de penser à l'autre

    C'est juste une histoire de début et de fin, c'est comme si vous disiez c'est la différence d'énergie qui créé le mouvement de ce qui devrait créer la différence d'énergie.

    ou si vous préférez, c'est comme si vous disiez les modes s'annulent donc il n'y a pas d'interaction avec les électrons.

    Alors que je dis que c'est l'interaction avec les électrons qui annule les modes. Je ne vois pas en quoi la mécanique quantique permet de faire passer un résultat pour une cause, même si elle n'est pas déterministe.


    Ou si vous préférez COMMENT le tenseur énergie impulsion prend-il une autre valeur??


    c'est bête comme chou.
    j'aspire à l'intimité.

  28. #23
    gatsu

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par kalish Voir le message
    Comment s'exerce la pression de radiation "classique"? Une onde arrive (donc un champs électrique oscillant de carré moyen de valeur non nulle orthogonal au champ magnétique), fait bouger des électrons, électrons qui sont soumis à la force de lorentz du courant provoqué par le champ électrique et le champ magnétique de l'onde.

    il réémettent une onde.
    Ba là c'est exactement pareil. Les conditions aux bords imposées pour l'existence des modes conduisent à l'existence d'ondes stationnaires entre les plaques (modes incidents + modes réfléchis). Il y a en effet un échange d'impulsion entre le champ EM et les plaques ce qui génère la pression de radiation.
    Le nombres de modes est juste plus important à "l'exterieur" qu'à "l'intérieur" et le bilan net est une force attractive.
    Et puis je dis qu'on ne parle que du champs électrique (ou de son carré si vous préférez) mais pas des électrons, comme si on avait non seulement découplé les deux, mais en plus oublié de penser à l'autre
    Comme cela a déjà été dit, la réponse des électrons se trouve dans la permitivité du milieu. Une réponse idéale et instantanée d'une plaque conductrice correspond à une constante diélectrique infinie qui conduit aux conditions aux bords "conducteur" habituelles.
    C'est juste une histoire de début et de fin, c'est comme si vous disiez c'est la différence d'énergie qui créé le mouvement de ce qui devrait créer la différence d'énergie.
    Là je ne suis pas sûr de suivre. En physique classique par exemple, une force d'interaction conservative est "causée" par un gradient de potentiel non ? Mais je ne suis pas certain de vouloir rentrer dans cette discussion.
    ou si vous préférez, c'est comme si vous disiez les modes s'annulent donc il n'y a pas d'interaction avec les électrons.
    Comme dit plus haut un mode aller plus un mode retour ne s'annulent pas forcément, ils forment une onde stationaire c'es tout.
    Alors que je dis que c'est l'interaction avec les électrons qui annule les modes. Je ne vois pas en quoi la mécanique quantique permet de faire passer un résultat pour une cause, même si elle n'est pas déterministe.
    La partie quantique permet de comprendre l'existence d'un champ électromagnétique non nul entre les plaques en l'absence de source de rayonnement (aucun photon détectable) entre deux plaques conductrices à T=0 (partie très importante à ne pas négliger).

    L'interprétation physique est sans doute comme tu l'imagines : en raison des fluctuations quantiques (même à T=0, les relations d'incertitudes conduisent à une énergie cinétique non nulle des porteurs de charge), la densité électronique dans le métal n'est pas exactement uniforme ni statique, elle fluctue autour d'une valeur moyenne. Ces fluctuations de densité de charge dans le métal vont générer un champ qui va induire une polarisation de la plaque d'en face, qui va elle même générer une réponse EM qui va intéragir par force de Lorentz et cie avec les éléctrons de la plaques d'origine et ainsi de suite.
    Au final ces fluctuations conduisent à une interaction attractive.

    Cette explication est exactement la même que pour expliquer les modes existant dans un guide d'onde ou autre mais usuellement on ne s'embete pas à tout décrire et on cherche la solution stationnaire d'un système simplifié qui a une réponse également stationaire caractérisée par une constante diélectrique statique. La seule difference, qui est de taille, c'est que dans l'interaction de Casimir il n'y a pas de source.
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  29. #24
    Deedee81
    Modérateur

    Re : L'énergie du vide quantique

    Salut,

    Rien à redire sur les discussions casimirienne, petite précision en passant :

    Citation Envoyé par lionelod Voir le message
    T'es sur de ça????
    Oui, j'en suis sûr. C'est dans tous les bouquins traitant de la théorie quantique des champs ou de l'électrodynamique quantique, du moins ceux partant de la base.

    Même si dans certaines circonstances il existe des vides de "haute énergie" ("faux vide") après brisure de symétrie l'état du vide est bien celui de plus basse énergie.

    Si a est l'opérateur de destruction du champ considéré, l'état du vide est défini par :
    a|0>=0
    Et les états "non vide" construit à partir de a+|0>, etc... (a+ = opérateur de création du champ).

    Il est facile de voir à partir de la forme des opérateurs hamiltonien, impulsion, de nombre, etc... que le vide est l'état ayant la valeur minimale pour ces opérateurs. Pour l'énergie, avec l'hamiltonien écrit sous forme normale, le vide à l'énergie 0. Et si tu as un état à N photons de fréquence nu, l'énergie de l'état est N*h*nu, N pouvant être égal à 0.

    Citation Envoyé par lionelod Voir le message
    J'ai peur qu'il y ait une grosse méprise ...
    Peut-être, mais j'ai du mal à saisir où

    Je parle bien du vide quantique (vu la question initiale et le titre du fil).
    Keep it simple stupid

  30. Publicité
  31. #25
    lionelod

    Re : L'énergie du vide quantique

    Mea culpa, je n'ai rien compris à ce qu'était le vide quantique.
    Je pensais bêtement que c'était un continuum d'état et pas un seul état.
    J'imaginais cela un peu comme une sorte de bruit large bande d'énergie.
    Qu'on ne pouvait définir ce vide que par une densité spectrale d'énergie.
    Que lorsqu'on couplait un état discret avec ce vide quantique, comte tenu de sa continuité, on observait l'irreversibilité. Irreversibilité d'autant plus "forte" que la densité spectrale était importante.

    Ce que vous dites c'est que le vide serait l'équivalent de la statique (0Hz) pour la dynamique ?
    Mais qui pourrait fluctuer autour de -1H et 1Hz ?

    Je sais aussi qu'on utilise des opérateurs création ahnihilation, qui montre que les photons par exemple peuvent se créér ou s'hanihiler . Ceci apparait dans les calculs plus comme une astuce (un changement de variable) qui simplifie les choses.

    Je ne présume pas de mes forces, je jette l'éponge sur ce fil.

  32. #26
    gatsu

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Il est facile de voir à partir de la forme des opérateurs hamiltonien, impulsion, de nombre, etc... que le vide est l'état ayant la valeur minimale pour ces opérateurs. Pour l'énergie, avec l'hamiltonien écrit sous forme normale, le vide à l'énergie 0. Et si tu as un état à N photons de fréquence nu, l'énergie de l'état est N*h*nu, N pouvant être égal à 0.
    Ca me semble facile à vérifier pour un champ libre mais qu'en est il lorsque les particules se mettent à interagir ? Genre si tu as une interaction attractive par exemple...ça me parait un peu moins évident.
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  33. #27
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    Bien justement c'était un peu mon problème. Les conditions pour qu'un mode s'annule est que la distance doit être inférieure à la demie longueur d'onde...Pourquoi? tout simplement car le champs électrique à la surface d'un conducteur doit être nul (au moins le transverse si je me souviens) Pourquoi? Parce que les électrons sont libres et qu'aussi bien le champ statique que le champ rayonné sont nuls. Mais qu'il n'y ait pas de mode dans la cavité ne signifie pas qu'il n'y a pas de réponse de la part des électrons pour ce même mode puisque c'est cette réponse qui permet d'annuler le champ dans la cavité, une longueur d'onde trop grande permettant simplement de réémettre un champ qui a à peu près de même valeurs que le champ incident. Car celui ci ne change pas signifficativement sur la distance étudiée, du moins pour moi, mais c'est peut-être là que je me trompe. Il y a aussi surement une histoire d'interférence avec les "réflexions" multiples, mais il en faut bien une première. Cependant comme un électron ne voit pas sont propre champ (ou très peu, justement dans le cas des rayonnements par la "pseudo" force de freinage), il devrait ressentir la même influence que si il y avait vraiment un mode.

    Mais ce que vous me dites c'est que c'est plutot l'influence de la plaque d'en face qui annule le champ incident ok peut être.

    Ce que je disais, c'était simplement qu'une source très proche (par rapport à la longueur d'onde, voit son champ proche annulé par 1 seule plaque uniquement du fait de la distance, n'empêchant en rien la pression d'agir.

    J'espère que c'est un peu moins flou, le dire c'est résolument l'éclaircir dans mon cas.

    désolé pour ces pavés qui font mal aux yeux.
    j'aspire à l'intimité.

  34. #28
    coussin

    Re : L'énergie du vide quantique

    Tes questions n'ont rien à voir avec l'effet Casimir. Étudie les cavités Fabry-Pérot, c'est du classique pour le coup et c'est standard…

  35. #29
    kalish

    Re : L'énergie du vide quantique

    si si elles ont à voir, car dans un cas c'est une histoire de modes qui ne peuvent pas exister à cause de la taille de la cavité, et dans l'autre c'est une histoire de ressentir uniquement les modes qui sont à une certaine distance. et je ne sais pas où vous avez vu du fabry perrot là dedans.
    j'aspire à l'intimité.

  36. #30
    gatsu

    Re : L'énergie du vide quantique

    Citation Envoyé par kalish Voir le message
    et dans l'autre c'est une histoire de ressentir uniquement les modes qui sont à une certaine distance.
    C'est sensé correspondre à quelle situation ça ? L'effet Casimir ?
    et je ne sais pas où vous avez vu du fabry perrot là dedans.
    Deux plaques avec de la lumière entre les deux c'est un Fabry-Perrot non ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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