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Dans une étrange sorte de saut quantique, la chaleur peut se déplacer dans une zone de vide total sans être transportée par aucune particule. Au lieu de cela, de minuscules fluctuations quantiques dans ce vide permettent à la chaleur de sauter entre deux objets qui ne se touchent pas et qui n’émettent aucune forme de lumière.

Un saut quantique qui déplace la chaleur sans particule

Une couche de vide est normalement un très bon isolant, comme le savent tous ceux qui ont une bouteille contenant une boisson, mais au niveau quantique, même un vide total n’est pas complètement vide : il est en train de bouillir avec des fluctuations quantiques d’énergie.
En 1948, le physicien hollandais Hendrik Casimir a prédit que ces fluctuations pouvaient créer une force qui tire deux objets dans le vide l’un vers l’autre dans ce qu’on appelle maintenant l’effet Casimir. On a émis l’hypothèse que cet effet pourrait aussi faire sauter la chaleur dans le vide, mais on s’attendait à ce qu’il se produise à des échelles si petites qu’il n’a jamais été mesuré auparavant.
Hao-Kun Li, de l’Université de Californie à Berkeley, et ses collègues ont utilisé l’effet Casimir pour démontrer que la chaleur sautait entre deux minuscules membranes de type tambour. Les deux membranes ont été placées sous vide, à environ 300 nanomètres l’une de l’autre – séparées par moins de 5 % de la largeur d’un globule rouge moyen – et chacune a été fixée à un réservoir à une température différente.

La plus chaude a transféré la chaleur à la plus froide

La chaleur des réservoirs a fait vibrer les deux tambours, le plus chaud est devenu plus vite que le plus froid. En raison de l’effet Casimir, ces deux ensembles de vibrations se sont couplés à un niveau quantique, de sorte que la membrane la plus chaude a transféré la chaleur à la plus froide jusqu’à ce que les deux vibrent à un rythme similaire. Cela signifie qu’ils avaient une température similaire.
Selon la physique classique, il n’y a aucun moyen de transférer les vibrations d’une membrane à l’autre sans une sorte de particule, comme un photon, mais avec les fluctuations quantiques et l’effet Casimir, il est possible de le faire, dit Li. « Ainsi la vibration d’un objet peut affecter la vibration d’un autre objet. »

Utiliser cet effet quantique pour refroidir des circuits imprimés

Cela pourrait être un outil utile en informatique, dit John Pendry de l’Imperial College de Londres. « La chaleur est un gros problème en nanotechnologie, dit-il, parce qu’elle limite le nombre de calculs qu’un circuit peut effectuer ainsi que sa vitesse.
Maintenant que cet effet a été démontré, il pourrait être utilisé pour refroidir les circuits imprimés des milliers de fois plus rapidement que simplement attendre que la chaleur se disperse ou soit absorbée, dit M. Pendry, ce qui pourrait nous permettre de construire des ordinateurs plus rapides.
Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : New Scientist
Crédit Photo : Pixabay

La chaleur peut faire un saut quantique dans un videmartinPhysique
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