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Prédiction de vortex géant dans la lumière liquide!

AstrophysiqueFaculty ArticleInes UrdanetaScience News Mar 26, 2021

Article par Dr. Inés Urdaneta, Physicien, Resonance Science Foundation Research Scientist

Photo par Kenji Croman

Tout comme les particules à très petite échelle sont régies par les lois étranges du monde quantique, la lumière peut se comporter étrangement lorsqu’elle est placée dans les bonnes conditions. Le plus intrigant est le cas de la lumière liquide que nous avions abordé dans un article antérieur intitulé «Lumière liquide à température ambiante», où la lumière interagit avec la matière, ou plus précisément, les photons interagissent avec des paires électron-trou – appelées excitons – dans un semi-conducteur. Ces excitons imposent un moment dipolaire, qui, combiné au dipôle du champ électromagnétique, couple fortement les excitons et les photons. Le résultat est un polariton, considéré comme une quasi-particule, composé de mi-lumière et de demi-matière qui se comporte comme un condensat de Bose Einstein ou un superfluide même à température ambiante. Un superfluide se comporte comme un fluide avec une viscosité nulle. La viscosité nulle équivaut à un mouvement perpétuel. 

Ce cas est appelé lumière liquide. En l’absence de polaritons, la lumière liquide n’était auparavant obtenue qu’à une température cryogénique. Pour que la superfluidité se produise à température ambiante, des polaritons doivent être présents, et donc la configuration expérimentale est plus complexe. De tels fluides composés de ces quasiparticules, sont régis par les règles étranges de la mécanique quantique, et ont une restriction particulière: un vortex dans un fluide quantique ne peut se tordre que par des unités de nombres entiers, c’est-à-dire qu’il ne peut faire qu’une quantité entière de tours!  

Les scientifiques ont essayé de créer de grands vortex dans de tels milieux, ce qui permettrait, par exemple, d’étudier les trous noirs en rotation. 

Les grands vortex n’étaient pas stables, jusqu’à présent. Des scientifiques de l’Université de Cambridge ont découvert un mécanisme théorique par lequel de grands vortex quantiques peuvent se former et rester stables. Selon la théorie, la mise en forme de la lumière liquide comme un anneau provoque un flux constant vers l’intérieur suffisamment pour concentrer toute rotation dans un seul vortex géant. C’est remarquable, car nous parlons de phénomènes de taille macroscopique montrant des propriétés quantiques! 

Alperin,auteur principal de ce travail, a déclaré: « Ces structures ont des propriétés acoustiques intéressantes: elles ont des résonances acoustiques qui dépendent de leur rotation, elles chantent donc en quelque sorte des informations sur elles-mêmes. Mathématiquement, c’est assez analogue à la façon dont les trous noirs en rotation rayonnent des informations sur leurs propriétés.

RSF en perspective

Ce travail d’Alperin et al est très important dans le cadre du modèle holographique généralisé développé par Nassim Haramein. Haramein a prédit il y a plus de 25 ans que tous les trous noirs tournent. Son calcul montre comment la masse et les forces émergent de la dynamique du spin. Avec cette configuration expérimentale proposée par les travaux d’Alperin, nous pourrions être en mesure d’étudier tous les trous noirs! 

En quantifiant l’espace avec les unités sphériques de Planck, qui sont les quanta du moment angulaire ou du quantum d’action, et où l’aire équatoriale représente un bit d’information ou une unité d’entropie, Haramein et al. calculent l’entropie surface-volume, appelée rapport holographique Φ , d’un système sphérique(en approximation de premier ordre) tel qu’un proton ou un trou noir, obtenant des résultats précis pour le rayon de charge du proton, la masse de l’électron, et résolvant également la catastrophe du vide. Sa solution à la gravité quantique signifie que le spin est intrinsèque au tissu de l’espace-temps. 

Puisque plus de 99,9999% du volume de la matière est le vide, c’est précisément la réunification des échelles pour la densité d’énergie du vide qui aboutit à l’unification des échelles pour la matière (des atomes jusqu’aux trous noirs cosmologiques et à l’univers lui-même). Puisque Haramein a commencé par unifier la matière à l’échelle cosmologique (trous noirs) et quantique (le proton) en utilisant un rapport holographique Φ qui contient la proportion entre les fluctuations du vide labourant la surface et celles remplissant le volume du système considéré (dans ce cas, le proton et l’Univers), constatant que leur masse et leur gravité ont émergé de cette relation fondamentale de fluctuations du vide surface-volume, il était donc évident que la même vision réconcilierait les densités d’énergie du vide aux deux échelles.

Art par Sara Shakeel

Pendant ce temps, les théories physiques dominantes actuelles ont été incapables de relier ces échelles, même si elles utilisent du matériel et des logiciels ultra-sophistiqués. C’est parce que le seul lien qui pourrait connecter toutes les échelles, c’est l’espace, le vide. Négliger l’espace, c’est comme négliger le café dans l’exemple d’une tasse de café en y ajoutant peu de lait, en s’attendant à ce que le lait rende compte de toutes les dynamiques et comportements de l’ensemble du système. C’est impossible! 

Tous les trous noirs tournent, parce que le spin n’est pas une propriété du lait, mais du vide lui-même, et voir le lait, tout comme voir une spirale de galaxie, révèle la dynamique du café.