Selon de nouvelles recherches publiées dans la revue Physical Review Letters, les particules chargées voyageant dans l’espace vide peuvent émettre un rayonnement Cherenkov en interagissant avec le vide quantique.
Macleod et al ont analysé les propriétés du rayonnement Cherenkov du vide dans les fortes impulsions laser et le champ magnétique autour d’un pulsar. Crédit image : Gerd Altmann.
On sait depuis longtemps que les particules chargées, comme les électrons et les protons, produisent l’équivalent électromagnétique d’un bang sonique lorsque leur vitesse dépasse celle des photons dans le milieu environnant.
Cet effet, connu sous le nom de rayonnement Cherenkov, est responsable de la lueur bleue caractéristique de l’eau dans un réacteur nucléaire.
Selon Albert Einstein, rien ne peut voyager plus vite que la lumière dans le vide. Pour cette raison, on suppose généralement que l’émission Cherenkov ne peut pas se produire dans le vide.
Mais selon la théorie quantique, le vide lui-même est rempli de “particules virtuelles”, qui entrent et sortent momentanément de l’existence.
Ces particules ne sont généralement pas observables mais, en présence de champs électriques et magnétiques extrêmement puissants, elles peuvent transformer le vide en un milieu optique où la vitesse de la lumière est ralentie de sorte que les particules chargées à grande vitesse peuvent émettre un rayonnement Cherenkov. Ce phénomène est totalement inattendu dans le vide.
“Il s’agit d’une nouvelle prédiction très intéressante, car elle pourrait apporter des réponses à des questions fondamentales telles que l’origine de la lueur des rayons gamma au centre des galaxies”, a déclaré le professeur Dino Jaroszynski de l’université de Strathclyde.
“De plus, il fournit une nouvelle façon de tester certaines des théories les plus fondamentales de la science en les poussant à leurs limites.”
Le professeur Jaroszynski et ses collègues ont découvert que dans des conditions extrêmes, comme celles que l’on trouve au foyer des lasers les plus puissants du monde et dans les énormes champs magnétiques qui entourent les étoiles à neutrons, ce vide “polarisé” peut ralentir les rayons gamma juste assez pour que l’émission Cherenkov se produise.
Cela signifie que les rayons cosmiques les plus énergétiques qui traversent les champs magnétiques entourant les pulsars devraient principalement émettre un rayonnement Cherenkov, bien plus que d’autres types de rayonnement, comme le rayonnement synchrotron.
“L’électrodynamique quantique est l’une des théories les mieux testées en physique, avec un accord extraordinaire entre les prédictions théoriques et les données expérimentales”, a déclaré Alexander Macleod, chercheur à l’Université de Plymouth.
“Mais cette concordance n’a été vérifiée que dans le régime du champ faible. Le rayonnement Cherenkov sous vide offre un nouveau moyen de tester s’il survit dans la limite des champs forts.”
