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 précisionIngénieurs en métrologie à faible bruitSpécialistes des matériaux cryogéniquesSismologues
Pourquoi la bibliothèque le suggère
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.
Où elle en est
Sur le banc dès maintenant — 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
Physique de Casimir et ingénierie de la force du videL'inertie et la gravité issues du videCe qu'est le videLe vide à l'échelle cosmique