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Selon deux théoriciens en physique, la limite supérieure d'un champ magnitique serait de 10^38 tesla (10^42 gauss), une valeur qui est un milliard de fois plus petite que la précédente évaluation. Un tel résultat, outre son intérêt fondamental, pourrait bien mettre à mal certaines théories sur les "cordes cosmiques" ainsi que sur d'autres objets hypothétiques tels que les monopoles magnétiques.
Représentation du champ magnétique autour de letoile à neutrons
SGR 1806-20 (environ 100 milliards de tesla)
Tous les objets astronomiques compacts, tels que les naines blanches, les étoiles à neutrons ou les trous noirs, sont liés à d'énormes champs magnétiques dont l'intensité peut s'élever jusqu'à 10^13 T. Le champ magnitique, en revanche, est inférieur à 0,0001 T (1 gauss). Cependant, certaines théories prévoyaient que des objets hypothétiques appelés les cordes cosmiques (1) pourraient avoir des champs magnétiques encore plus élevés, approchant 10^43 ou 10^44 T.
On pense que les cordes cosmiques sont des défauts topologiques "unidimensionnels" extrêmement minces du tissu de l'espace-temps qui s'étendent à travers lunivers, et qui pourraient être à l'origine, par bouclage sur eux-mêmes, de la formation de structures telles que celles des galaxies. Elles sont impliquées dans des modèles de grande unification en physique des particules et sont supposées avoir été créées juste après le Big Bang.
Cependant, la valeur nouvelle maximum pour les champs magnétiques, prédite par Anatoly Shabad de l'institut de physique de Lebedev à Mosco et Vladimir Usov de l'institut Weizmann en Israël, est bien plus basse que celle liée aux cordes cosmiques. Si elle est correcte, elle éliminerait l'existence de champs magnétiques extrêmement intenses à proximité de ces objets. La valeur obtenue est un milliard de fois plus faible que la limite supérieure précédente de 10^47 T, qui avait l'inconvénient de devoir supposer que les "monopoles de Dirac" existent dans la nature. Prévus par certaines théories qui cherchent à unifier les interactions électrofaibles et fortes, ces particules n'ont encore jamais été observées expérimentalement.
Shabad et Usov ont obtenu leur résultat en considérant ce que pourrait être la valeur maximum d'un champ magnétique en electrodynamique purement quantique (QED). Jusqu'ici, les scientifiques pensaient que dans ce cadre, un champ magnétique pouvait prendre des valeurs arbitrairement élevées.
Les deux physiciens ont utilisé l'équation dite de "Bethe-Salpeter", utilisée pour étudier les états relativistes de particules chargées en interaction. Ils ont résolu l'équation dans le cas d'un atome de positronium (un electron et un positron). Dans leur calcul, Shabad et Usov placent un positronium dans un champ magnétique intense et constatent que, aux énergies relativistes de l'électron et du positron à l'intérieur du positronium, ce champ accroît l'attraction entre les particules. Cette attraction devient de plus en plus intense jusqu'à ce que l'électron et le positron "tombent" l'un sur l'autre pour une valeur du champ égale à 10^38 T. Les auteurs appellent ceci "l'effondrement" du positronium.
Pour cette valeur, l'intervalle d energie séparant l'électron et le positron diminue à un point tel que le positronium ne peut plus être distingué du vide. Selon les chercheurs, cela signifie que les champs supérieurs à 10^38 T ne sont pas possibles. "Si cela était", explique Shabad, "le vide éclaterait en produisant le positronium effondré". Un point crucial intervenant dans le calcul est qu'un champ magnétique supérieur à la "valeur maximum" serait nécessaire pour séparer l'électron du positron.
(1) Ne pas confondre les "cordes cosmiques" avec les "cordes" fondamentales que certaines théories proposent comme entités de base pour remplacer les particules.
- Source: PhysicsWeb
Représentation du champ magnétique autour de letoile à neutrons
SGR 1806-20 (environ 100 milliards de tesla)
Tous les objets astronomiques compacts, tels que les naines blanches, les étoiles à neutrons ou les trous noirs, sont liés à d'énormes champs magnétiques dont l'intensité peut s'élever jusqu'à 10^13 T. Le champ magnitique, en revanche, est inférieur à 0,0001 T (1 gauss). Cependant, certaines théories prévoyaient que des objets hypothétiques appelés les cordes cosmiques (1) pourraient avoir des champs magnétiques encore plus élevés, approchant 10^43 ou 10^44 T.
On pense que les cordes cosmiques sont des défauts topologiques "unidimensionnels" extrêmement minces du tissu de l'espace-temps qui s'étendent à travers lunivers, et qui pourraient être à l'origine, par bouclage sur eux-mêmes, de la formation de structures telles que celles des galaxies. Elles sont impliquées dans des modèles de grande unification en physique des particules et sont supposées avoir été créées juste après le Big Bang.
Cependant, la valeur nouvelle maximum pour les champs magnétiques, prédite par Anatoly Shabad de l'institut de physique de Lebedev à Mosco et Vladimir Usov de l'institut Weizmann en Israël, est bien plus basse que celle liée aux cordes cosmiques. Si elle est correcte, elle éliminerait l'existence de champs magnétiques extrêmement intenses à proximité de ces objets. La valeur obtenue est un milliard de fois plus faible que la limite supérieure précédente de 10^47 T, qui avait l'inconvénient de devoir supposer que les "monopoles de Dirac" existent dans la nature. Prévus par certaines théories qui cherchent à unifier les interactions électrofaibles et fortes, ces particules n'ont encore jamais été observées expérimentalement.
Shabad et Usov ont obtenu leur résultat en considérant ce que pourrait être la valeur maximum d'un champ magnétique en electrodynamique purement quantique (QED). Jusqu'ici, les scientifiques pensaient que dans ce cadre, un champ magnétique pouvait prendre des valeurs arbitrairement élevées.
Les deux physiciens ont utilisé l'équation dite de "Bethe-Salpeter", utilisée pour étudier les états relativistes de particules chargées en interaction. Ils ont résolu l'équation dans le cas d'un atome de positronium (un electron et un positron). Dans leur calcul, Shabad et Usov placent un positronium dans un champ magnétique intense et constatent que, aux énergies relativistes de l'électron et du positron à l'intérieur du positronium, ce champ accroît l'attraction entre les particules. Cette attraction devient de plus en plus intense jusqu'à ce que l'électron et le positron "tombent" l'un sur l'autre pour une valeur du champ égale à 10^38 T. Les auteurs appellent ceci "l'effondrement" du positronium.
Pour cette valeur, l'intervalle d energie séparant l'électron et le positron diminue à un point tel que le positronium ne peut plus être distingué du vide. Selon les chercheurs, cela signifie que les champs supérieurs à 10^38 T ne sont pas possibles. "Si cela était", explique Shabad, "le vide éclaterait en produisant le positronium effondré". Un point crucial intervenant dans le calcul est qu'un champ magnétique supérieur à la "valeur maximum" serait nécessaire pour séparer l'électron du positron.
(1) Ne pas confondre les "cordes cosmiques" avec les "cordes" fondamentales que certaines théories proposent comme entités de base pour remplacer les particules.
- Source: PhysicsWeb