Effet Rayleigh-Delbrück

Les fluctuations quantiques des régions vides de l’univers.

 L'étude des fluctuations quantiques du vide est probablement un des sujets ayant fait couler le plus d’encre au cours du siècle passé, à côté bien entendu d’un certain nombre de thématiques récurrentes de la vie humaine comme l’amour, la politique, et le sport.

Pour les inventeurs de la théorie quantique des champs (voir par exemple l’article sur Dyson), il n’y a pas qu’un vide universel statique, froid et figé mais des régions vides dans tous leurs états énergétiques. Elles abritent un océan de fluctuations d’où émergent ici ou là des particules.

Si cette vision est correcte, alors il est raisonnable d’envisager des interactions entre les paires « positrons-électrons » virtuelles et des photons qui passeraient par-là ! Les rencontres devraient donner naissance à ce que les scientifiques nomment « l’effet Delbrück ».

L’effet Delbrück s’apparente à l’effet Rayleigh qui permet d’expliquer en partie la couleur bleue du ciel. La différence essentielle tient au fait qu’il concerne des particules virtuelles. Il aurait été détecté pour la première fois dans les années 1970.

La théorie du phénomène est par exemple décrite dans [01] et sa confirmation expérimentale attestée dans [02].

La mesure de cet effet demeure cependant difficile parce qu’il rentre en compétition avec quatre autres processus physiques, dont l’effet Rayleigh.

Malgré d’extrêmes difficultés, une équipe japonaise est parvenue à doubler la précision des mesures en 2017 [03]. D’après l’étude citée, cette amélioration aurait été rendue possible par l’emploi de rayons gamma polarisés. Dans certaines conditions, l’effet devrait être deux fois plus puissant que ses compétiteurs.

Il faut ajouter à ce court aperçu que l’enjeu est de taille puisque les résultats doivent aider à tester la théorie de l’électro-dynamique quantique (QED pour les anglophones).

© Thierry PERIAT.

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Bibliographie :

[01] Photon splitting in atomic fields; arXiv: hep/0111447.

[02] Experimental investigation of high-energy photon splitting in atomic fields; arXiv: hep-ex/0111084.

[03] Possible Precise Measurement of Delbrück Scattering Using Polarized Photon Beams; Phys. Rev. Lett. 118, 204801 (2017).

Date de dernière mise à jour : 10/08/2021