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Mise à jour le 27 Juillet 2009
SÉMINAIRE SUR L’UNIVERS INVISIBLE
Organisé par l’Observatoire de Paris (LUTH)
Conférence de Jean ZINN-JUSTIN Physicien Théoricien,
Directeur de Recherche du CEA, IRFU Saclay   sur
« LA RICHESSE DU VIDE »
Le 6 Juillet 2009 à l’UNESCO.
 
Remarque : Cette conférence fait partie d’un ensemble de conférences données à l’occasion de ce séminaire, dont on peut consulter le compte rendu sur ce site.
Photos : JPM. pour l'ambiance. Voir les crédits des autres photos éventuelles.
Je ne propose que des comptes rendus succincts de ces conférences, le site Univers 2009, dédié aux manifestations de l'Univers Invisible devrait mettre en ligne bientôt le texte de toutes les conférences.
NOTA : j'ai fait de nombreuses photos en haute résolution que je ne peux pas mettre sur le site question volume, ceux qui seraient intéressés par certaines photos en plus haute définition que celles qui suivent n'ont qu'à me contacter, je les envoie par e-mail.
 
 
La présentation de J Zinn-Justin est disponible sur le Net.
 
La notion de vide dépend de l’état de nos connaissances :
Le vide est l’absence de ce que nous savons pouvoir exister.
 
Aux quatre éléments classiques des Grecs (la terre, l’air le feu et l’eau), Aristote ajoutait un cinquième : l’éther, la substance des choses immuables comme le ciel par exemple.
Il affirme aussi l’impossibilité du vide.
 
La nature a donc horreur du vide !!!
Ce sera Galilée qui le premier mettra en doute ce précepte d’Aristote et admettra l’existence du vide.
 
 
 
 
 
L’ÉTHER ET SA MORT PROGRAMMÉE.
 
Descartes lui ne croit pas aux théories de Galilée, pour lui, le vide ne peut exister.
Il rejette aussi les vues de Galilée sur le mouvement des planètes et prétend (faussement) que leur mouvement dépend de tourbillons d’éther qui agissent sur ces planètes.
 
Mais alors si le vide n’existe pas, comment expliquer que les fontaines d’eau ne peuvent pas dépasser un peu plus que 10m en hauteur ?
 
C’est Torricelli qui en précurseur va commencer à soupçonner l’existence d’un vide au dessus de cette colonne d’eau ou de mercure (cette fameuse valeur de 760mm).
 
Mais celui qui prouve l’existence du vide,  sera Pascal.
 
Newton pose aussi sa pierre dans l’édifice, il argumente contre Descartes et ne peut pas croire que les planètes soient baignées dans un flot d’éther, car elles n’en sont pas ralenties dans leurs courses.
 
 
 
 
Mais l’éther n’est pas encore enterré, Huygens, le premier à envisager une notion ondulatoire de la lumière (Fresnel et Young le démontreront plus tard), introduit un éther luminifère dans lequel se propage la lumière.
 
Ensuite Maxwell en unifiant optique et électromagnétisme, introduit de nouveau un éther support des ondes. Il utilise aussi dans ses équations la vitesse de la lumière.
 
Mais cet éther devrait posséder des propriétés contraires : il doit être très ténu pour ne pas freiner le mouvement de la Terre et très rigide pour propager les ondes électromagnétiques.
 
Les expériences de Michelson et Morley en 1887 (interférométrie ; on ne voit pas de différence entre des mesures suivant différentes directions du mouvement de la Terre, l’éther n’existe donc pas) vont annoncer la mort de l’éther.
 
Le coup mortel est porté par Einstein avec sa théorie de la Relativité Restreinte en 1905, l’éther est mort !
 
 
LE TRIOMPHE DU VIDE.
 
On peut imaginer mentalement l’existence d’un vrai vide, même si le vide cosmique n’est pas tout à fait vide, il reste des particules, quelques atomes, des poussières etc..
 
Les atomes d’ailleurs paraissent vides essentiellement étant donné que toute la masse est concentrée dans le noyau.
 
La mécanique quantique (MQ) introduit la notion d’état et de vecteurs de l’espace de Hilbert, puis d’Hamiltonien.
L’état d’énergie le plus bas est celui où il n’y a aucune particule, c’est le vide quantique.
 
La théorie quantique des champs, généralisation relativiste de la MQ, donne des propriétés surprenantes au vide quantique, avec les fluctuations du vide.
Le nombre de particules créées dans les chocs n’est pas conservé aussi, ce qui fait que dans le LHC, à chaque collision se créent près de 200 nouvelles particules.
 
La brisure de symétrie : elle est liée au vide quantique et c’est un phénomène qui conduit au mécanisme de Higgs qui donnerait ainsi une masse aux quarks et aux leptons.
 
 
 
L’effet Casimir (du nom du physicien Hollandais Hendrik Casimir) est une conséquence de la théorie quantique des champs, c’est l’effet entre deux plaques parallèles infiniment grandes plongées dans le vide et soumises à un champ électromagnétique.
 
La présence de ces deux plaques modifie l’énergie du vide et engendre une force d’attraction entre ces deux plaques.
 
C’est la force Casimir.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LE VIDE, LA MATIÈRE NOIRE ET LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE.
 
On sait qu’environ 20% du contenu de l’Univers est de la matière noire, de nature inconnue mais avec interaction gravitationnelle et sans interaction électromagnétique avec la matière ordinaire.
Alors se pose une question : peut-on imaginer une région de l’espace vide de matière noire ?
La réponse n’est pas connue !
 
De même récemment on a introduit la notion d’énergie noire ou sombre suivant les traductions (induit une accélération de l’expansion, force luttant contre la gravité), responsable de près de 75% du contenu en énergie de l’Univers ; l’Univers n’est donc pas vide puisque baignant dans cette fameuse énergie noire.
 
Quand on combine la RG avec la TQC, l’énergie du vide engendre l’apparition d’une constante cosmologique, mais sa valeur est énormément plus faible qu’attendu !
 
 
CONCLUSION (PROVISOIRE).
 
La nature a peut-être horreur du vide, mais le vide absolu ne semble pas pouvoir exister, mais il ne faut pas remplir le vide de n’importe quoi pour résoudre des problèmes que l’on ne comprend pas.
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Histoire du vide.
 
L'éther dans la physique.
 
Qu'est-ce que la brisure de symétrie?
 
L'effet Casimir ou la force du rien, article du journal Libération.
 
L'énergie du vide.
 
 
Bon ciel à tous!
 
 
Jean Pierre Martin  membre de la Commission de Cosmologie de la SAF.
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