L’effet Casimir fait référence à la minuscule force d’attraction qui apparaît entre deux plaques non chargées dans le vide. Cette force de Casimir n’est mesurable que lorsque les plaques sont extrêmement rapprochées (plusieurs diamètres atomiques). Cette force a été prédite en 1948 par Hendrik Casimir, un physicien théoricien néerlandais. Elle a été vérifiée expérimentalement en 1958 par Marcus Spaarnay, toujours chez Philips à Eindhoven alors qu’il étudiait les propriétés des solutions colloïdales. La cause reconnue de l’effet Casimir est les fluctuations du vide quantique (fluctuations du point zéro) du champ électromagnétique entre les plaques.
La force d’attraction se produit parce que, comme l’indique la théorie quantique, même un soi-disant vide contient une multitude de particules et d’antiparticules électromagnétiques virtuelles dans un état continu de fluctuation. C’est ce qu’on appelle l’énergie du vide. Parce que l’espace entre les plaques contraint les longueurs d’onde possibles des paires de particules virtuelles, il y a moins de particules virtuelles dans l’espace entre les plaques par rapport à l’espace à l’extérieur d’elles. Cela signifie que la densité d’énergie entre les plaques est inférieure à celle de la densité d’énergie de l’espace environnant, créant une pression négative qui rapproche très légèrement les plaques.
Plus les plaques se rapprochent, plus la densité d’énergie du vide est faible. Ce n’est qu’en 1997 que la magnitude précise de la force Casimir a été mesurée par Steve K. Lamoreaux du Laboratoire national de Los Alamos avec Umar Mohideen et Anushree Roy de l’UC Riverside. Parce que l’utilisation de deux plaques parallèles nécessiterait des normes très élevées pour un alignement précis, une plaque et une sphère presque parfaite ont été utilisées. Avec une marge d’erreur de 5%, l’intensité s’est avérée être exactement celle prédite par la théorie quantique ; défini comme l’énergie du point zéro des modes de Fourier du champ électromagnétique entre les plaques.
Avec certains matériaux et dans certaines configurations, il a été montré que l’effet Casimir peut être aussi bien répulsif qu’attirant. Il semble que la force de Casimir soit trop petite pour être appliquée de manière utile à l’une de nos technologies actuelles, bien que la connaissance de son existence puisse être essentielle pour ceux qui conçoivent des dispositifs robotiques micromécaniques ou nanomécaniques dans le présent et dans les décennies à venir. Un jour, il sera peut-être possible d’exploiter l’effet Casimir pour la génération d’énergie, bien que ce jour soit très éloigné et qu’il soit probable que des sources d’énergie plus efficaces seront découvertes avant même que cela ne devienne possible.