Jetez un caillou dans un étang, et des cercles se propagent à la surface. De la même manière, tout corps, même le plus petit, perturbe le champ gravitationnel qui l'entoure. Dans le vide froid de l'espace, ces perturbations, telles des rides sur une surface calme, font que deux objets proches se repoussent toujours. Ce phénomène est appelé interaction gravitationnelle de Casimir-Polder. Mais que se passe-t-il si l'étang n'est pas calme, mais chauffé et plein de rides dues à la chaleur ?
Les auteurs de l'étude ont ajouté au tableau un « vent thermique » de gravitons — les plus petits porteurs de la gravité. Dans un milieu chaud, ils se précipitent de manière chaotique, comme les molécules de vapeur au-dessus d'eau bouillante. Les scientifiques ont examiné une scène simple : un minuscule objet suspendu près d'une paroi idéale qui ne laisse pas passer les ondes gravitationnelles. Sous l'effet de la gravité, l'objet peut se polariser — s'étirer légèrement, comme de la limaille de fer dans un champ magnétique. Dans le froid, quand les gravitons thermiques sont presque absents, la force ne dépend que de la distance et tend toujours à éloigner l'objet de la paroi. Dès que la chaleur s'installe, le tableau s'enrichit.
La découverte la plus surprenante a eu lieu à haute température. Si l'objet se polarise parallèlement à la paroi, la force décroît avec la distance très lentement — selon la loi $T/L$, où $T$ est la température et $L$ la distance. S'il se polarise perpendiculairement à la paroi, la force devient soudainement attractive. Et lorsque la ride thermique devient vraiment agitée, la force commence à osciller : à certaines distances, la paroi attire l'objet vers elle, à d'autres, elle le repousse. Tout cela signifie que les gravitons thermiques ne sont pas simplement du bruit. C'est un outil actif avec lequel on peut contrôler les forces gravitationnelles quantiques.
L'interaction gravitationnelle de Casimir-Polder est l'analogue du célèbre effet Casimir de l'électrodynamique, mais pour la gravité. Dans l'effet Casimir ordinaire, deux plaques dans le vide s'attirent à cause des fluctuations quantiques ; ici, un objet unique interagit avec une frontière, et dans le vide, la force est toujours répulsive.
Dans le roman « La Cité condamnée » des frères Strougatski, les héros sont confrontés à un mur mystérieux qui change de propriétés selon les conditions extérieures — un peu comme les gravitons thermiques modifient la nature de l'interaction d'un objet avec une frontière gravitationnelle.