Un physicien de l'Université de Lancaster a proposé une solution radicale à la question de savoir comment une particule chargée, comme un électron, réagit à son propre champ électromagnétique.
Cette question préoccupe les physiciens depuis plus de 100 ans, mais le physicien mathématicien Dr Jonathan Gratus a proposé une approche alternative, publiée dans le Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, avec des implications controversées.
Il est bien connu que si une charge ponctuelle est accélérée, elle produit un rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement a à la fois de l'énergie et de la quantité de mouvement, qui doivent provenir de quelque part. On suppose généralement qu'ils proviennent de l'énergie et de la quantité de mouvement d'une particule chargée qui amortit le mouvement.
L'histoire des tentatives de calcul de cette réaction radiative (également connue sous le nom d'amortissement radiatif) remonte à Lorentz en 1892. À cette époque, de nombreux physiciens célèbres ont apporté des contributions importantes, notamment Planck, Abraham, Born, Schott, Pauli, Dirac et Landau. La recherche active se poursuit à ce jour, avec de nombreux articles publiés chaque année.
Le problème est que, selon les équations de Maxwell, le champ électrique au point où se trouve la particule ponctuelle est infini. Par conséquent, la force agissant sur cette particule ponctuelle doit également être infinie.
Diverses méthodes ont été utilisées pour renormaliser cet infini. Cela conduit à l'équation bien connue de Lorentz-Abraham-Dirac.
Malheureusement, cette équation a des solutions pathologiques bien connues. Par exemple, une particule obéissant à cette équation peut accélérer à l'infini sans force externe, ou accélérer avant qu'aucune force ne soit appliquée.
Il existe également une version quantique de l'amortissement des radiations. Ironiquement, c'est l'un des rares phénomènes où la version quantique se produit à des énergies inférieures à la version classique.
Les physiciens recherchent activement cet effet. Cela nécessite des électrons de très haute énergie et de puissants faisceaux laser pour "entrer en collision", ce qui est un problème puisque les plus gros accélérateurs de particules ne sont pas situés à proximité des lasers les plus puissants. Cependant, le tir de lasers dans le plasma produira des électrons à haute énergie qui peuvent ensuite interagir avec le faisceau laser. Tout ce dont vous avez besoin est un laser puissant. Les résultats actuels montrent que la réaction de rayonnement quantique existe bel et bien.
Une approche alternative consiste à considérer un ensemble de particules chargées, où chaque particule réagit aux champs de toutes les autres particules chargées, mais pas à elle-même. Jusqu'à présent, cette approche a été abandonnée car on ne s'attendait pas à ce qu'elle conserve l'énergie et l'élan.
Cependant, Jonathan Gratus montre que cette hypothèse est incorrecte, puisque l'énergie et l'impulsion du rayonnement d'une seule particule proviennent des champs externes utilisés pour l'accélérer.
Il dit que « les implications controversées de ce résultat sont que la réaction radiative classique peut ne pas exister du tout. Par conséquent, nous pouvons considérer la découverte de la réaction quantique du rayonnement comme quelque chose de similaire à la découverte de Pluton, qui a été découverte après des prédictions basées sur des incohérences dans le mouvement de Neptune. Les calculs corrigés ont montré qu'il n'y avait pas d'écart. De même, l'inutilité de la réaction radiologique a été prédite, constatée puis démontrée.
L'étude a été publiée dans le Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical.
2022-02-06 19:16:01
Auteur: Vitalii Babkin