La force de Casimir entre deux miroirs métalliques à température non nulle - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

La force de Casimir entre deux miroirs métalliques à température non nulle

Cyriaque Genet

Résumé

We study the Casimir force between two metallic mirrors at non-zero temperature. We develop theoretical methods for a high precision evaluation of the force in order to compare with recent measurements. From the theory of optical networks, we characterise the scattering of the electromagnetic vacuum fluctuations on a Fabry-Perot cavity and we calculate the Casimir force as the difference of radiation pressures exerted by these fluctuations inside and outside the cavity. The effect of imperfect reflection of the mirrors is considered by studying the optical response of dielectric mirrors and metallic mirrors. We detail the role of causality, stability and high frequency transparency properties of scattering amplitudes. We calculate also the Casimir force at room temperature evaluating the effect induced by the thermal fluctuations of the field. A simultaneous calculation of thermal corrections and the effect of imperfect reflection shows that both effects are correlated. This correlation has to be considered in a high precision evaluation. In the framework of our formulation, we explain the problem of the evaluation of the force between dissipative mirrors at non-zero temperature, subject of a polemical debate. Finally, we analyse problems of geometry and mirrors surface roughness connected to the experiments. In particular for the problem of surface roughness, we show for perfect mirrors that the proximity force approximation is not always valid. We show the importance of sensibility effects related to the roughness spectrum.
Nous étudions la force de Casimir entre deux miroirs métalliques à température non nulle. Nous développons les outils théoriques nécessaires à une évaluation précise de cette force et qui permettent une comparaison de haute précision avec les mesures expérimentales récentes. A partir de la notion de réseau optique, nous caractérisons la diffusion des fluctuations du vide électromagnétique sur une cavité Fabry-Perot et calculons la force de Casimir comme la différence des pressions de radiation exercées par ces fluctuations à l'intérieur et à l'extérieur de la cavité. L'effet de réflexion imparfaite des miroirs est pris en compte en étudiant leur réponse optique, d'abord pour des miroirs diélectriques puis pour des miroirs métalliques. Nous détaillons le rôle des propriétés de causalité, de stabilité et de transparence à haute fréquence des amplitudes de diffusion. Nous calculons également la force de Casimir à température ambiante en évaluant l'effet induit par les fluctuations thermiques du champ. En tenant compte simultanément de cet effet et de l'effet de réflexion imparfaite des miroirs, nous montrons que ces deux effets sont corrélés et que cette corrélation doit être considérée pour une évaluation de haute précision. Dans le cadre de notre formulation, nous résolvons la polémique liée au calcul de la force entre miroirs dissipatifs à température non nulle. Finalement, nous analysons les problèmes de géométrie et de rugosité liés aux expériences. En particulier pour la question de la rugosité de surface des miroirs, nous montrons pour des miroirs parfaits que l'approximation de proximité n'est pas toujours valable. Nous insistons sur les effets de sensibilité liés à la dépendance spectrale de la rugosité.
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-00001749 , version 1

Citer

Cyriaque Genet. La force de Casimir entre deux miroirs métalliques à température non nulle. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00001749⟩
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