Is it possible to create a perfect vacuum? - Rolf Landua and Anais Rassat

Traducteur: Sophie Landreau Relecteur: eric vautier

The universe is bustling with matter and energy.

L'univers est animé par la matière et l'énergie.

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

Même dans l'immense vide de l'espace intergalactique,

there's one hydrogen atom per cubic meter.

il y a un atome d'hydrogène par mètre cube.

That's not the mention a barrage of particles

Et c'est sans compter un barrage de particules

and electromagnetic radiation

et le rayonnement électromagnétique

passing every which way from stars, galaxies, and into black holes.

allant dans toutes les directions,

des étoiles aux galaxies en passant dans les trous noirs.

There's even radiation left over from the Big Bang.

Il reste même des radiations datant du Big Bang.

So is there such thing as a total absence of everything?

Existe-t-il donc une absence totale de toute chose ?

This isn't just a thought experiment.

Ce n'est pas seulement un exercice mental.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

Le vide s'avère incroyablement utile.

Dans nos maisons, la plupart des aspirateurs fonctionnent

Inside our homes, most vacuum cleaners work

by using a fan to create a low-pressure relatively empty area

avec un ventilateur qui crée un espace relativement vide à basse pression

that sucks matter in to fill the void.

qui aspire la matière afin de remplir le vide.

But that's far from empty.

Mais cet espace est loin d'être vide.

There's still plenty of matter bouncing around.

Beaucoup de matière continue de s'agiter.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

Les industriels dépendent d'aspirateurs plus pointus et fermés,

for all sorts of purposes.

utiles pour beaucoup de choses.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

Par exemple, l'emballage sous-vide

pour que les aliments restent frais plus longtemps,

and the vacuums inside early light bulbs that protected filaments from degrading.

ou le vide à l'intérieur des premières ampoules

afin que les filaments ne se dégradent pas.

These vacuums are generally created with some version

Ces espaces vides sont généralement créés

en reprenant le principe de l'aspirateur.

of what a vacuum cleaner does

using high-powered pumps that create enough suction

On utilise des pompes à haute puissance qui créent assez d'aspiration

to remove as many stray atoms as possible.

pour éliminer autant d'atomes parasites que possible.

But the best of these industrial processes

Mais le meilleur de ces processus industriels

tends to leave hundreds of millions of atoms

a tendance à laisser des centaines de millions d'atomes

per cubic centimeter of space.

par centimètre cube d'espace.

That isn't empty enough for scientists who work on experiments,

Ce n'est pas assez vide pour les scientifiques qui travaillent

like the Large Hadron Collider,

sur des expériences comme le grand collisionneur de hadrons.

where particle beams need to circulate at close to the speed of light

Les faisceaux des particules doivent circuler

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

presqu'à la vitesse de la lumière pendant 10 heures

sans frapper d'atome.

So how do they create a vacuum?

Alors, comment créent-ils le vide ?

The LHC's pipes are made of materials, like stainless steel,

Les tuyaux du LHC sont faits de matériaux comme l'acier inoxydable,

that don't release any of their own molecules

qui ne libèrent pas leurs propres molécules

and are lined with a special coating to absorb stray gases.

et sont tapissés d'un revêtement spécial qui absorbe les gaz parasites.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

Augmenter la température à 200°C enlève toute humidité,

burns off any moisture,

and hundreds of vacuum pumps take two weeks to trap enough gas and debris

et des centaines de pompes à vide

prennent deux semaines pour piéger suffisamment de gaz et de débris

out of the pipes for the collider's incredibly sensitive experiments.

hors des tuyaux pour les expériences extrêmement délicates du collisionneur.

Even with all this,

Même avec tout cela,

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

le grand collisionneur de hadrons n'est pas un espace parfaitement vide.

In the emptiest places, there are still

Dans les endroits les plus vides, il y a encore

about 100,000 particles per cubic centimeter.

environ 100 000 particules par centimètre cube.

But let's say an experiment like that could somehow get every last atom out.

Mais admettons qu'une telle expérience

puisse éliminer tous les atomes restants.

There's still an unfathomably huge amount of radiation all around us

Il y a toujours une quantité inimaginable de radiations tout autour de nous

that can pass right through the walls.

qui peuvent traverser les murs.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

Chaque seconde, environ 50 muons des rayons cosmiques,

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

10 millions de neutrinos arrivant directement du Big Bang,

30 million photons from the cosmic microwave background,

30 millions de photons du fond diffus cosmologique

and 300 trillion neutrinos from the Sun pass through your body.

et 300 trillions de neutrinos venant du soleil passent à travers votre corps.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

Il est possible de protéger les chambres à vide avec des substances,

including water,

y compris l'eau,

that absorb and reflect this radiation,

qui absorbent et reflètent ce rayonnement,

except for neutrinos.

sauf pour les neutrinos.

Let's say you've somehow removed all of the atoms

Admettons que vous avez en quelque sorte supprimé tous les atomes

and blocked all of the radiation.

et bloqué tout le rayonnement.

Is the space now totally empty?

L'espace est-il maintenant totalement vide ?

Actually, no.

En fait non.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

Tout l'espace est rempli de quoi les physiciens appellent

les champs quantiques.

What we think of as subatomic particles,

Ce que nous considérons comme des particules subatomiques,

electrons and photons and their relatives,

soit les électrons et les photons et leurs parents,

are actually vibrations in a quantum fabric

sont en fait des vibrations dans un tissu quantique

that extends throughout the universe.

qui s'étend à travers l'univers.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

Et à cause d'une loi physique appelée le principe de Heisenberg,

these fields never stop oscillating,

ces champs n'arrêtent jamais d'osciller,

even without any particles to set off the ripples.

même sans particules pour déclencher les ondulations.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

Ils ont toujours une fluctuation minimale appelé la fluctuation du vide.

This means they have energy, a huge amount of it.

Cela signifie qu'ils ont de l'énergie en quantité énorme.

Because Einstein's equations tell us that mass and energy are equivalent,

Parce que les équations d'Einstein nous disent cette masse et cette énergie

sont équivalentes,

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

les fluctuations quantiques dans chaque mètre cube d'espace

have an energy that corresponds to a mass of about four protons.

possèdent une énergie correspondant à une masse d'environ quatre protons.

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

En d'autres termes, l'espace qui a l'air vide dans votre aspirateur

would actually weigh a small amount.

pèserait quand même un peu.

Quantum fluctuations have existed since the earliest moments of the universe.

Les fluctuations quantiques existent depuis les premiers moments de l'univers.

In the moments after the Big Bang,

Dans les instants suivant le Big Bang,

as the universe expanded,

comme l'univers s'est étendu,

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

ils ont été amplifiés et étendus aux échelles cosmiques.

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

Les cosmologistes croient que ces fluctuations quantiques originales

were the seeds of everything we see today:

furent les graines de tout nous voyons aujourd'hui :

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

les galaxies et la structure à grande échelle de l'univers,

as well as planets and solar systems.

ainsi que les planètes et les systèmes solaires.

They're also the center of one of the greatest scientific mysteries of our time

Ils sont le centre d'un des plus grands mystères scientifiques de notre temps,

because according to the current theories,

car selon les théories actuelles,

the quantum fluctuations in the vacuum of space

les fluctuations quantiques dans le vide de l'espace

ought to have 120 orders of magnitude more energy than we observe.

devraient avoir 120 fois plus d'énergie que ce que nous observons.

Solving the mystery of that missing energy

Résoudre le mystère de cette énergie manquante

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

pourrait entièrement réécrire notre compréhension de la physique

et de l'univers.