Le mouvement de point zéro des atomes et des molécules, un effet de mécanique quantique qui persiste même au zéro absolu.Les fluctuations quantiques, également connues sous le nom de mouvement de point zéro, désignent les vibrations perpétuelles et inévitables des atomes et des molécules qui persistent même à la température du zéro absolu (0 kelvin). Selon la physique classique, tout mouvement devrait cesser au zéro absolu, mais la mécanique quantique stipule qu'une particule confinée dans un espace fini ne peut pas avoir une énergie cinétique nulle — elle doit toujours « vibrer » autour de sa position d'équilibre. Cet effet est une conséquence directe du principe d'incertitude de Heisenberg, qui interdit à une particule d'avoir simultanément une position et une impulsion précisément définies.
Le concept d'énergie de point zéro a été proposé pour la première fois par Max Planck en 1911 comme correction à sa loi du rayonnement du corps noir, puis formalisé par Werner Heisenberg et d'autres dans les années 1920 comme pierre angulaire de la mécanique quantique.
Dans un réseau cristallin, les atomes sont maintenus en place par des forces interatomiques, créant un puits de potentiel. Du point de vue quantique, l'état d'énergie le plus bas n'est pas le fond du puits mais un état avec une énergie de point zéro finie, égale à la moitié du quantum de vibration (ħω/2) pour un oscillateur harmonique. Cela signifie que les atomes ne sont jamais parfaitement immobiles ; ils oscillent avec une petite amplitude même à 0 K. Ces fluctuations affectent de nombreuses propriétés physiques, telles que le coefficient de dilatation thermique (qui ne s'annule pas à basse température), la diffusion des électrons dans les métaux et la stabilité de certaines phases de la matière.
Les fluctuations quantiques sont cruciales pour comprendre et prédire le comportement des matériaux à des températures cryogéniques, comme les supraconducteurs et les superfluides, et elles limitent la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles tels que LIGO en provoquant un bruit thermique dans les miroirs.
Les fluctuations quantiques sont responsables du fait que l'hélium ne gèle jamais en solide à pression atmosphérique, même au zéro absolu, car son mouvement de point zéro est si important qu'il surmonte la faible attraction interatomique.
