Les particules virtuelles

[matador]

Bonjour, dans le cadre de la physique quantique, on entend souvent parler de ces fameuses "particules virtuelles", qui seraient creees spontanement a partir des fluctuations quantiques du vide. Ont elles une existence reelle ou ne sont elles qu' un artefact mathematique?

[Chanur]

On évite, en physique de se prononcer sur des notions aussi peu claires que "existence réelle". La physique se limite à prévoir les résultats d'expériences, sans se prononcer sur d'éventuelles ontologies sous-jacentes. (Le fameux "shut up and calculate" : "tais-toi et calcule" de l'école de Copenhague).

Cette réserve faite, les particules virtuelles ont été théorisées par la physique quantique et leurs effets observés par la suite, notamment par l'effet Casimir.

Grosso-modo, on place deux miroirs face à face, très proches l'un de l'autre, et seuls peuvent exister entre les deux les photons virtuels dont la longueur d'onde est inférieure à la distance entre les miroirs. Il y a donc moins de particules virtuelles entre les miroirs qu'en dehors. Du coup la pression exercée par les photons virtuels est inférieure sur la face interne que sur la face externe, ce qui se manifeste par une force tendant à rapprocher les miroirs. Cette force a été mesurée et correspond à la théorie.

On n'a pas d'autre explication de l'effet Casimir que les particules virtuelles issues des fluctuations du vide.

[f.didier]

Je suis desolé, j'en connais qu'une : le Tachyon : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tachyon
Particule virtuelle et hypothétique.

[Wot]

Je suis desolé, j'en connais qu'une : le Tachyon : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tachyon
Particule virtuelle et hypothétique.

Désolé d'intervenir dans un sujet aussi sérieux, je suis un béotien total en ces domaines... Mais le "tachyon" n'est-il pas en l'état actuel de la physique juste une "expérience de l'esprit", au même titre que le matou dans sa boite avec son poison et son compteur Geiger ?

Pour faire un parallèle (peut-être bancal, vous me direz...), un "nombre imaginaire" en math est en quelque sorte virtuel, mais démontré... En revanche, "l'algorithme de dieu", lui, reste du domaine de "l'expérience de l'esprit". Et... le "boson de Higgs" étant à la physique ce que le nombre imaginaire est aux maths, le "tachyon" étant à la physique ce que "l'algorithme de dieu" est aux maths...

J'ai bon (grosso modo) ou je dis de grosses céhoneries, là ?

[yquemener]

Ont elles une existence reelle ou ne sont elles qu' un artefact mathematique?

On observe une conséquence indirecte de leur existence. À vous de dire quel est votre critère pour une "existence réelle"

[Chanur]

Je suis desolé, j'en connais qu'une : le Tachyon : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tachyon
Particule virtuelle et hypothétique.

Non, là, c'est autre chose : le tachyon est hypothétique, mais ce n'est pas ce qu'on appelle une particule virtuelle en physique quantique. C'est une particule réelle.
Pour le coup, le choix des mots est arbitraire et pas forcément très heureux, mais on n'y peut rien ...

[curieux]

Une particule virtuelle est une particule réelle (qui existe dans le catalogue des connues).
Si on l'appelle ainsi, c'est pour dire que sa mise en évidence mettrait tout simplement l'édifice qui la suppose en péril.

C'est ce qu'on observe en 'cassant' une liaison nucléaire entre deux nucléons* par exemple, ainsi, sans toucher à l'édifice, la force qui les retient s'explique par un échange virtuel de méson Pi (entre autres), mais si on casse cette liaison alors les pions apparaissent, bien réels et mesurables cette fois.

* entre un proton et un neutron il y a un échange virtuel de méson Pi, à si grande vitesse qu'on ne peut pas dire à un instant donné lequel est l'un ou l'autre :
P = pi+ virtuel + N (virtuellement parlant, un proton devient un neutron en éjectant une particule de charge positive, le total reste cohérant)
N = Pi- virtuel + P
pour expliquer la liaison entre deux identiques, idem :
N = Pi0 virtuel + N
P = Pi0 virtuel + P

en cassant ces liaisons on observe un flots de mésons Pi : Pi+, Pi- et Pi neutre ils sont trois et pas un de plus.
Mais en fait c'est bien plus compliqué que ça, il existe des tas d'autres combinaisons virtuelles avec des particules de masse nettement plus grandes, moins probables mais qui font partie du lot.

[ABC]

Mais le "tachyon" n'est-il pas en l'état actuel de la physique juste une "expérience de l'esprit", au même titre que le matou dans sa boite avec son poison et son compteur Geiger ?

L'expérience du chat de Schrödinger n'est pas réalisable (à ce jour) avec des systèmes macroscopiques. Toutefois, on a pu créer des états classiques superposés avec des systèmes mésoscopiques et observer leur décohérence progressive (le passage progressif, dans la métaphore de Schrödinger, de l'état vivant ET mort, à l'état vivant OU mort).

Ça a été longuement étudié au laboratoire Kastler Brossel par S. Haroche (prix Nobel de physique 2012) et ses doctorants dans le cadre des expériences d'électrodynamique quantique en cavité microonde supraconductrice.

Dans cette cavité, par une interaction appropriée du champ électromagnétique régnant dans la cavité avec des atomes dits de Rydberg, quelques photons sont mis dans un état superposé de deux phases classiques bien distinctes. Ces photons sont à la fois

• dans un état de phase donné (oscillation sinusoïdale du rayonnement microonde passant par zéro à un instant donné)
• ET dans un autre état de phase (oscillation sinusoïdale du rayonnement microonde passant par zéro à un autre instant voir même au même instant mais en opposition de phase).

Oscillation de Rabi à la frontière classique-quantique et génération de chats de Schrödinger
Alexia Auffèves Garnier, thèse de doctorat de juillet 2004
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006406/fr/