Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

    

Comment mesurer la température qui règne dans le vide ?

 

 

La question est plus tordue qu'il n'y paraît... La température mesure habituellement le degré d'agitation désordonnée de particules (agitation thermique). Dans un solide, les atomes vibrent. Les molécules d'un gaz ou d'un liquide se déplacent dans tous les sens, se percutent. Mais dans le vide, défini par l'absence de matière, peut-on parler de température ?

Tout dépend du vide ! Un récipient vidé n'est pas vide pour autant : il est rempli de photons, ces grains de lumière qui décrivent le rayonnement électromagnétique dans le cadre de la physique quantique. Difficile de s'en débarrasser car toute matière émet des photons. D'autant que plus la température de ce récipient s'élève, plus le nombre de photons augmente. Ainsi, à température ambiante terrestre (de l'ordre de 27°C ou 300 K), les parois internes d'un récipient vide de particules émettent quantité de photons qui le remplissent d'un "gaz" immatériel, dont la température est égale à celle des parois. On est loin du vide total, et les meilleurs vides obtenus par pompage contiennent encore deux millions de molécules par cm3 ! Mais le froid absolu est peut-être à portée de fusée : dans l'espace intergalactique, où la densité est inférieure à un atome par m3 et les sources de rayonnement sont à des milliards d'années-lumière. Pourtant, le thermomètre y grimpe à 2,7 K (soit - 270,45 °C) ! Très proche du zéro absolu ( - 273,15 °C), température du vide absolu à laquelle les atomes et les molécules s'immobilisent. Une "chaleur" qui correspond à la température du rayonnement fossile de l'Univers, témoignage du Big Bang. Ainsi, l'Univers entier baigne dans un gaz de photons à 2,7 K et le thermomètre n'y échappe pas.