Énergie du vide

L'expression « énergie du vide » est employée pour désigner deux notions a priori différentes :

• la densité moyenne d'énergie et de pression engendrée par les fluctuations du vide quantique^[1], qui est mise en évidence, à de très faibles échelles, par l'effet Casimir. Cette forme d'énergie est parfois également appelée « Énergie du point zéro »^[2] ;
• la densité moyenne d'énergie du vide sur des échelles cosmologiques, mise en évidence par l'observation de l'accélération de l'expansion de l'Univers. Cette densité d'énergie calculée à partir de ces observations (de l'ordre de 10^-29 g⋅cm^-3) est associée à l'énergie sombre, ainsi qu'à la constante cosmologique.

Historiquement, le terme « énergie du vide » est plutôt associé aux fluctuations quantiques et reste encore très majoritairement employé dans ce sens. Ce n'est qu'assez récemment (à la fin des années 1990) que ce terme est également employé pour désigner la densité d'énergie du vide à grande échelle, ce qui entraine des confusions. C'est pourquoi le concept d'énergie sombre a été forgé, et devrait être employé préférentiellement à « énergie du vide » pour désigner la densité d'énergie du vide sur de grandes échelles.

La densité d'énergie moyenne des fluctuations quantiques à grande échelle est en principe parfaitement nulle. Toutefois, certaines théories^{[Lesquelles ?]} prévoient un effet résiduel à grande échelle des fluctuations, si certaines particules virtuelles créées par les fluctuations se stabilisent en condensat de Bose-Einstein. Mais les modèles théoriques correspondants ne sont pas encore au point, et la possibilité même de condensats stables à grande échelle n'est pas encore démontrée.

Avec l'achèvement de la construction du Large Hadron Collider, et sa mise en route, les scientifiques espèrent pouvoir en apprendre plus sur cette « énergie du vide ».

Extraire l'énergie du vide ?

Le terme énergie du vide est parfois utilisé par certains « scientifiques »^{[Lesquels ?]}, affirmant qu'il est possible d'extraire de l'énergie - c'est-à-dire du travail mécanique, de la chaleur… – du vide, et de disposer ainsi, idéalement, d'une source d'énergie inépuisable et gratuite.

Le problème est cependant moins d'extraire l'énergie du vide que de l'extraire sans dépenser plus d'énergie que l'on peut espérer en récupérer. Dans le cas du rayonnement de Hawking des trous noirs, c'est sa masse qui est in fine convertie en énergie ; on ne l'a pas obtenue « gratuitement ».

Ces différentes hypothèses suscitent un grand scepticisme chez nombre de chercheurs, car elles entraînent une remise en cause d'un principe admis en physique, jusqu'ici jamais pris en défaut : la conservation de l'énergie, conformément (comme toutes les invariances) au théorème de Noether. Ce principe, toujours observé à l'échelle macroscopique, suggère qu'extraire l'énergie du vide demanderait au moins autant d'énergie, sinon plus que le processus de sa récupération en fournirait. La problématique est voisine de celle du mouvement perpétuel, et fondée en tout cas sur les mêmes espoirs.

Néanmoins, un principe - comme ce nom l'indique - n'est pas une loi physique, mais juste le condensé empirique d'une observation de très nombreux cas particuliers tous convergents; d'autre part même les lois physiques ne sont attachées qu'à un domaine de validité extrêmement précis.

Dans l'effet Casimir

L'effet Casimir est l'attraction entre deux plaques séparées par le vide.

Il est parfois vu comme indice qu'on pourrait extraire de l'énergie du vide, mais c'est oublier qu'une énergie ne se limite pas à une force : c'est le produit par exemple d'une force (variable d'intensité) par un déplacement (variable de position). La conservation de l'énergie n'est pas ici violée. En effet, en déplaçant les plaques, on modifie les longueurs d'onde possibles, et donc l'énergie du vide elle-même a diminué. Le vide doit donc être envisagé comme un simple milieu avec lequel il est possible d'échanger de l'énergie, modifiant son état d'énergie. Il ne peut fournir indéfiniment de l'énergie toutes choses égales par ailleurs.

De plus, un système cyclique sur modèle du moteur à piston peut impliquer de ramener les plaques à leurs positions précédentes, et alors pour les écarter la force de Casimir impliquerait de dépenser plus d'énergie qu'en son absence^[3]. Un générateur sur le modèle de la turbine n'a pas ce « problème ».^{[réf. nécessaire]}

Dans la science-fiction

L'énergie du vide semble être une des principales sources d'énergie utilisée par les Altérans, aussi appelés Anciens dans les séries Stargate SG-1 et Stargate Atlantis. Les générateurs dits EPPZ ou E2PZ (Extracteur de Potentiel du Point Zéro) exploitent l'énergie d'un sous-espace artificiel et ont par essence une capacité finie.

Les Altérans, aussi appelés Anciens, via le projet Arcturus^[4], tentent de dépasser cette limitation en décidant d'exploiter l'énergie de notre propre espace-temps. Cette expérience est un échec en raison des fluctuations imprévisibles inhérentes à l'expansion de notre univers.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Énergie du point zéro
• Vide quantique
• Effet Casimir
• Énergie sombre
• Constante cosmologique
• Physique synergétique

Liens externes

• « Communiqué de presse (2003) - L'énergie du vide est-elle vraiment la principale composante de la densité de l'Univers ? », sur le site du CNES
• « Le journal du CNRS n^o 181 - février 2005 / la physique - Énergie noire, la grande inconnue. », sur le site du CNRS

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