Asymmetries in electromagnetic interactions: A virtual-wire model for reactionless propulsion with preliminary experimental validation

Pendant des siècles, la règle la plus fiable en mécanique a été que toute action entraîne une réaction égale et opposée. Si vous poussez un chariot, le chariot pousse en retour ; si une fusée expulse du gaz pour avancer, le gaz pousse la fusée dans la direction opposée. Ce principe, connu sous le nom de troisième loi de Newton, suggère qu'il est impossible de déplacer quelque chose sans pousser contre autre chose. Dans le domaine de l'électricité et du magnétisme, cependant, l'histoire est légèrement plus complexe. Bien que la quantité de mouvement totale d'un système soit toujours conservée, cette quantité de mouvement peut être partagée entre des objets solides et les champs invisibles qui les entourent. Parfois, les forces entre les courants électriques ne s'alignent pas parfaitement, ou arrivent à des moments différents, créant un déséquilibre subtil. Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandé si ces particularités pourraient être exploitées pour créer un nouveau type de moteur — un moteur qui se déplace sans rejeter de carburant ou pousser contre l'air.

Une étude récente du chercheur Yong Li explore cette possibilité en examinant un type spécifique de bobine électrique qui n'est pas un cercle complet. Imaginez une boucle de fil qui possède une ouverture, comme une lettre « C » plutôt qu'un anneau parfait. Lorsqu'un courant traverse une telle forme, les forces à l'intérieur du fil ne s'annulent pas de la même manière que dans une boucle fermée. L'auteur propose une nouvelle façon de comprendre ce phénomène, suggérant que la partie manquante du cercle agit comme une connexion « virtuelle » qui transporte la force d'équilibre d'une manière que nous ne pouvons pas voir. En construisant un modèle autour de cette idée, l'étude tente d'expliquer comment une poussée nette, ou une poussée de propulsion, pourrait naître d'un circuit ouvert sans violer les lois fondamentales de la physique. La recherche combine un nouveau cadre théorique avec une série d'expériences minutieuses pour voir si cette poussée peut réellement être mesurée.

Le cœur de l'investigation repose sur un concept appelé « asymétrie de porteurs ». Dans une boucle électrique standard et fermée, les forces générées par le courant s'annulent parfaitement, laissant la boucle sans mouvement net. Cependant, si l'on brise la boucle pour créer un circuit ouvert, cet équilibre parfait est perturbé. Le chercheur soutient que le fil physique restant subit une force nette car la force de réaction, qui serait normalement ressentie par le segment manquant du fil, est plutôt transportée par le champ électromagnétique lui-même. Pour donner un sens à cela sans enfreindre les règles de la physique, l'étude introduit un modèle de « fil virtuel ». Il s'agit d'un outil mental où l'ouverture de la bobine est remplie d'un fil imaginaire, sans masse, à des fins de calcul. Ce fil imaginaire absorbe la force de réaction, permettant à la bobine physique de se déplacer dans la direction opposée. La quantité de mouvement totale du système reste conservée car la bobine physique gagne de la quantité de mouvement tandis que le champ électromagnétique dans l'ouverture gagne une quantité égale dans la direction opposée.

Pour tester si cette théorie tient la route dans le monde réel, le chercheur a construit deux dispositifs expérimentaux différents. Le dispositif principal utilisait une bobine en forme de C composée de 12 000 tours de fil fin, avec une ouverture de 70 degrés. Cette bobine était pilotée par un signal électrique à haute fréquence de 100 millions de cycles par seconde, consommant environ 5 watts de puissance. L'ensemble, pesant 270 grammes, était suspendu comme un pendule à un fil de 1,3 mètre. L'objectif était de voir si l'activation de l'électricité provoquerait le mouvement du pendule. Pour s'assurer que tout mouvement n'était pas causé par les vibrations de l'interrupteur, les courants d'air ou le champ magnétique terrestre, le chercheur a effectué plusieurs tests de contrôle. Ceux-ci comprenaient la simulation de l'action de l'interrupteur sans réellement allumer l'alimentation et la rotation de la bobine pour faire face à différentes directions : nord, sud, est et ouest.

Les résultats ont montré un schéma cohérent qui correspondait à la prédiction théorique. Lorsque l'alimentation était activée, le pendule bougeait, mais pas immédiatement. Il y avait un délai d'environ deux à trois secondes avant que le mouvement ne commence, et après l'arrêt de l'alimentation, le mouvement ne s'arrêtait pas instantanément mais s'estompait sur une période similaire. Ce décalage suggère que la force n'est pas une poussée simple et instantanée de pression de radiation, mais plutôt quelque chose qui s'accumule et se dissipe au fil du temps, ce qui est cohérent avec l'idée que l'énergie est stockée dans le champ électromagnétique près de l'ouverture. Plus important encore, la direction du mouvement était toujours opposée à la direction vers laquelle l'ouverture faisait face. Quand l'ouverture pointait vers l'est, la bobine se déplaçait vers l'ouest ; quand elle pointait vers le nord, la bobine se déplaçait vers le sud. Cette relation directionnelle s'est maintenue lors de douze essais distincts, et l'analyse statistique a indiqué que la probabilité que cela se produise par pur hasard était extrêmement faible.

L'étude a également comparé cette bobine en forme de C avec une version en forme de U pour voir si la forme importait. Les deux conceptions ont produit un mouvement dans la direction opposée à leurs ouvertures, la force estimée étant très faible, de l'ordre d'un centième de millinewton. Bien que la bobine en forme de U ait montré un mouvement légèrement plus important dans certains tests, le chercheur note que la différence provient probablement de la manière dont les formes spécifiques entrent en résonance avec la fréquence électrique, plutôt que d'une faille fondamentale de la théorie. Le chercheur a explicitement exclu les sources d'erreur courantes, telles que l'expansion thermique ou la vibration mécanique, car le mouvement se synchronisait avec le timing électrique plutôt qu'avec les processus plus lents de chauffage ou de refroidissement. Les données suggèrent que la force est réelle et directement liée à la géométrie du circuit ouvert.

Malgré ces signes prometteurs, le chercheur prend garde à ne pas prétendre que le mystère est entièrement résolu ou qu'un nouveau moteur est prêt à l'emploi. Les expériences actuelles sont décrites comme préliminaires et qualitatives, ce qui signifie qu'elles démontrent que l'effet existe et se comporte comme prévu, mais qu'elles ne fournissent pas encore une mesure de la force d'une grande précision et d'une haute exactitude. L'auteur souligne que les travaux futurs nécessiteront un équipement plus sensible, tel qu'une balance de torsion dans le vide, pour mesurer la force avec une plus grande précision et pour cartographier pleinement la façon dont l'énergie circule. L'étude ne prétend pas avoir brisé les lois de la physique ; elle propose plutôt une nouvelle façon de percevoir comment la quantité de mouvement est partagée entre la matière et les champs dans un circuit ouvert spécifique.

Les implications de ce travail, si elles sont confirmées par des tests rigoureux futurs, pourraient être significatives pour le voyage spatial. Un système de propulsion qui n'a pas besoin de transporter et d'expulser du carburant permettrait aux engins spatiaux de voyager pendant des périodes beaucoup plus longues et d'atteindre plus profondément le système solaire. Le chercheur suggère que si la conception pouvait être adaptée pour gérer des courants beaucoup plus élevés, la force pourrait potentiellement augmenter jusqu'à un niveau utile pour des applications pratiques. Cependant, l'article souligne que ce sont des projections théoriques. La réalité immédiate est que l'effet a été observé dans un cadre restreint et contrôlé, et la prochaine étape consiste à prouver cela avec la plus haute précision possible. Ce travail se présente comme une proposition pour un nouveau mécanisme de propulsion qui s'inscrit dans les lois connues de la physique classique, offrant une voie pour explorer comment les champs électromagnétiques peuvent être utilisés pour générer du mouvement sans masse de réaction.