Énergie du vide

L'énergie du vide est une énergie sous-jacente qui existe partout dans l'espace, à travers l'Univers. Il s'agit du cas particulier d'énergie de point zéro d'un système quantique, où le « système physique » ne contient pas de matière. Cette énergie correspond à l'énergie du point zéro de tous les champs quantiques de l'espace, ce qui, pour le modèle standard, inclut le champ électromagnétique, les champs de jauge et les champs fermioniques, ainsi que le champ de Higgs électrofaible. C'est l'énergie du vide qui dans la théorie quantique des champs est définie non comme un espace vide, mais comme l'état fondamental des champs. Ceci implique que, même en l'absence de toute matière, le vide possède une énergie de point zéro, fluctuante, d'autant plus grande que le volume considéré est petit. En cosmologie, l'énergie du vide est une explication possible pour la constante cosmologique. Une contribution possible à l'énergie du vide serait celle de particules virtuelles, définies comme des couples de particules qui apparaissent puis s'annihilent tout de suite, dans un délai tellement bref qu'on ne peut pas les observer. Elles seraient ainsi présentes dans l'ensemble de l'Univers. Leur comportement est codifié dans la relation temps-énergie du principe d'incertitude de Heisenberg. Cependant, l'effet précis de tels flashes d'énergie est difficile à quantifier. Toutefois, les effets de l'énergie du vide peuvent être observés expérimentalement dans plusieurs phénomènes tels que l'émission spontanée, l'effet Casimir, ou le décalage de Lamb, et sont supposés influencer le comportement de l'Univers à l'échelle cosmologique. En se référant à la limite supérieure de la constante cosmologique, l'énergie du vide a été estimée à () par mètre cube. Mais selon l'électrodynamique quantique et l'électrodynamique stochastique, pour être en cohérence avec le principe d'invariance de Lorentz et la valeur de la constante de Planck, elle devrait avoir une valeur de l'ordre de par mètre cube. Cette énorme divergence est appelée « catastrophe du vide ».