Passage de la physique quantique à la physique classique

1997/12/01 Ikonicoff, Roman Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Les scientifiques Serge Haroche et Jean-Michel Raymond, qui travaillent dans l'organisation parisienne ENS ou « Ecole Normale Supérieure », ont réalisé un essai intéressant au laboratoire avec l'aide de leur équipe. Les résultats ont été publiés dans la revue “Physical Review Letters” de l'American Physical Society, dans laquelle il est indiqué qu'il existe un phénomène physique appelé “inhabituation quantique”. Ce processus semble assurer la transition d'un monde infiniment petit (le monde de la physique quantique) à notre monde (le monde de la physique classique). C'est donc l'union entre les deux mondes.

Des scientifiques du National Institute of Standards and Technology du Colorado ont vu deux situations «superposées» de l’objet quantique. Sur l'image on peut voir le même atome simultanément dans deux endroits différents (marqués par des flèches).

Au cours des 70 dernières années, les physiciens ont discuté de notre capacité à «comprendre» l’univers microscopique qui décrit la théorie quantique. Einstein, par exemple, pensait que la physique quantique était mathématiquement droite, mais ne considérait pas certains phénomènes étranges qu'il décrivait. Suite à ces phénomènes étranges, Richard Feynman dit: “La physique quantique personne ne comprend”. Cependant, dans l'essai de l'ENS vient de voir le pont entre le monde microscopique et le macroscopique.

Relation entre le monde microscopique et le macroscopique

La difficulté d'unir ces deux mondes réside dans la logique particulière de la physique quantique. Ses lois sont indépendantes des principes des personnes ordinaires. Dans le monde quantique, la même particule peut être trouvée en deux endroits simultanément (principe d'incertitude). En outre, toute particule microscopique est à la fois une onde (duplicité onde/corpuscule).

Par conséquent, comment relier les particules élémentaires qui sont régies par les lois de la physique quantique à l'objet macroscopique formé par l'ensemble de beaucoup d'entre eux (cette revue, par exemple)? Et c'est que ce magazine n'est pas sur deux sites à la fois et n'est pas objet et vague à la fois.

Atome excité de béryllium. Dans l'univers quantique l'objet peut être dans deux situations à la fois. Dans l’essai de l’ENS, une onde électromagnétique dans la «cavité quantique», agitée par un atome de béryllium très excité (1), a été divisée en deux situations superposées (2). Au bout de 40 microsecondes, une (3) de ces circonstances a disparu au profit de l'autre (4). Ce “transit” du monde quantique à la réalité classique n’a jamais été vu directement.

Il est clair que quand on change de niveau quantique au niveau macroscopique, le comportement de la matière change et les scientifiques français ont vu ce changement se produire.

Supposons qu'une particule élémentaire se trouve simultanément dans deux endroits différents. Vous pouvez tirer un électron de l'atome sans savoir si vous allez à gauche ou à droite. En fait, selon la théorie quantique est lancé simultanément dans deux sens. Dans cet état quantique, il y a deux états superposés: celui de gauche et celui de droite. Cependant, si nous avions deux compteurs (un de gauche et un de droite), en très peu de temps seulement un appareil détecterait l'électron (celui de droite, par exemple). Et avons-nous pensé que l'électron est sorti dans deux directions parce que nous ne savions pas la vraie direction jusqu'à ce que nous détections les appareils? Selon la physique quantique non. L'électron a été lancé en même temps des deux côtés parce que les deux états (le gauche et le droit) étaient unis et ne pouvaient pas être séparés.

Au moment de la mesure, il y a eu une “inhabituation” à la superposition des états “gauche” et “droit” en faveur du “droit”. Les instruments de mesure ont permis de passer de la “réalité” quantique à la “réalité” classique. La mesure elle-même change la nature du phénomène. Sa cohérence quantique est perdue et devient classique. C'est pourquoi il est difficile de détecter le processus de dissuasion.

Réalité quantique

Bien que de nombreux scientifiques considèrent qu’il n’est pas possible qu’une même particule soit en deux endroits à la fois en réalité, ils ont “vu” les deux situations qui se chevauchent au National Institute of Standards and Technology aux États-Unis. Cependant, les chercheurs n'ont pas vu cet inconvénient conjoncturel pour une seule occasion et on pouvait douter de l'existence réelle de ce processus. Cependant, l'équipe de l'ENS a détecté ce processus de dissuasion et a démontré sans aucun doute que ce n'est pas un simple modèle mathématique, mais une « réalité » du monde microscopique.