Le transfert de chaleur dans les solides s'effectue généralement par l'intermédiaire d'électrons ou de vibrations atomiques appelées phonons.
Dans le vide, on a longtemps pensé que la chaleur était transférée par rayonnement, mais pas par les phonons, en raison de l'absence de "milieu". Une théorie récente a cependant prédit que les fluctuations quantiques des champs électromagnétiques pourraient induire un couplage de phonons dans le vide et faciliter ainsi le transfert de chaleur.
La révélation expérimentale de cet effet quantique unique apporterait des connaissances fondamentales sur la thermodynamique quantique et des implications pratiques pour la gestion thermique dans les technologies à l'échelle du nanomètre.
Nous démontrons ici expérimentalement le transfert de chaleur induit par les fluctuations quantiques entre deux objets séparés par un vide. Nous utilisons des systèmes nanomécaniques pour réaliser un couplage fort des phonons à travers les fluctuations du vide, et nous observons l'échange d'énergie thermique entre les modes de phonons individuels.
L'observation expérimentale concorde bien avec nos calculs théoriques et se distingue sans ambiguïté d'autres effets tels que le rayonnement en champ proche et l'interaction électrostatique.
Notre découverte du transport de phonons par le biais de fluctuations quantiques représente un mécanisme de transfert de chaleur inconnu jusqu'à présent, qui s'ajoute à la conduction, à la convection et au rayonnement conventionnels. Elle ouvre la voie à l'exploitation du vide quantique dans le transport d'énergie à l'échelle nanométrique.
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