Physique quantique

[fenryl]

Bon voilà, j'y connais rien et j'aimerais savoir de quoi il s'agit .

Quelqu'un peut-il expliquer cette théorie? Avec des mots simples de préférence .

Merci d'avance 8)

[fenryl]

Pas de physicien sur le forum

[OneForm]

C'est actuellement la théorie qui décrit le monde physique microscopique.

Expliquer cette théorie avec des mots simples est quasi impossible, car c'est une des rares théories à s'appuyer sur des considérations très mathématiques dès le départ. Au mieux, on peut vulgariser les grands résultats de méca. quant., comme les (trop) cités incertitude d'Heisenberg, dualité onde-particule, ... Pour ça, il existe déjà plein de sites de vulgarisation partout sur le net.

[André]

Bon voilà, j'y connais rien et j'aimerais savoir de quoi il s'agit .

Quelqu'un peut-il expliquer cette théorie? Avec des mots simples de préférence .

Merci d'avance 8)

J'y connais pas grand chose, n'étant pas physicien. Je vais quand même dire ce que j'en connais, quitte à me faire corriger par de plus calés que moi.

D'abord, la physique quantique traite de phénomènes qui heurtent le sens commun et violent des principes qui semblent évidents pour toute personne sensée, tels que le principe de causalité (tout phénomène a une cause), la continuité de l'espace (pour passer d'un lieu à un autre, une particule doit être quelque part entre les deux à un moment donné), etc...

Par exemple, il est fondamentalement (selon les modèles de la physique quantique) impossible de déterminer quand précisément un atome d'uranium 238 en particulier va se désintégrer. Tout ce qu'on sait, c'est qu'il a une chance sur deux de le faire en cinq milliard d'année. Un autre exemple, lorsqu'un électron d'un atome se rapproche du noyau d'un atome, il le fait par sauts discontinus en sautant d'une orbite (distances que permet de calculer la mécanique quantique) à l'autre. Or, selon les modèles de la physique quantique, en aucun moment l'électron ne sera entre les deux. C'est comme si la terre se rapprochait du soleil et se retrouvait au même niveau que l'orbite de Vénus, sans occuper une distance intermédiaire, à aucun moment.

La physique quantique décrit ces phénomènes qui n'ont pas de bon sens et se manifestent à une échelle microscopique. Elle ne les explique pas, elle les décrit et en fixe les paramètres de façon à pouvoir les prédire. Donc, elle ne constitue pas une explication de ces phénomènes et il en résulte que personne ne comprend ces phénomènes comme le soulignait le physicien Richard Feynman*, un des plus grand spécialiste de la physique quantique qui avait déclaré «Si il y a une chose dont je suis certain concernant la physique quantique, c'est que personne ne la comprend, mais ça marche.»
Einstein lui-même avait une aversion particulière envers les concepts de la mécanique quantique** malgré qu'il y avait apporté une contribution majeure par son analyse de l'effet photoélectrique (ce qui lui a valu le prix Nobel de physique).
* http://www.geocities.com/berauda/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman
Feynman fut l'un des grands vulgarisateur de la physique, très intéressant à lire.

** Einstein: «Dieu ne joue pas aux dés». Il voulait signifier par là, qu'il refusait que le principe de causalité soit invalidé par la physique quantique.

Si tu as d'autres questions, je vais tenter d'y répondre.

André

[OneForm]

La mécanique quantique est fondamentalement indéterministe, mais faut se rassurer un peu : elle se ramène à la mécanique classique lorsque l'on sort de l'échelle microscopique. Pas de panique, la causalité habituelle n'est pas violée ...

[Zwielicht]

Quelqu'un peut-il expliquer cette théorie? Avec des mots simples de préférence .

Pas de physicien sur le forum

Tu as demandé si quelqu'un pouvait expliquer cette théorie; donc tu as laissé le choix aux gens de le faire ou non. Aussi, tu n'as pas demandé à un physicien, mais aux utilisateurs en général. Comment peux-tu alors conclure qu'il n'y a pas de physicien sur le forum?

[Zwielicht]

J'y connais pas grand chose, n'étant pas physicien. Je vais quand même dire ce que j'en connais, quitte à me faire corriger par de plus calés que moi.

Puisque tu le permets, je vais suggérer quelques précisions et modifications.

D'abord, la physique quantique traite de phénomènes qui heurtent le sens commun et violent des principes qui semblent évidents pour toute personne sensée, tels que le principe de causalité (tout phénomène a une cause), la continuité de l'espace (pour passer d'un lieu à un autre, une particule doit être quelque part entre les deux à un moment donné), etc...

C'est une description plutôt corollaire et péjorative. C'est comme si je disais : d'abord la médecine nous fait subir des chirurgies qui mettent du temps à cicatriser et avaler des pilules chimiques causant des effets secondaires désagréables mais qui nous permettent de retarder un peu notre mort; tout en nous faisant passer des heures interminables en salle d'attente. Cette définition de la médecine est une description qui n'est pas tout à fait fausse ! Il en est de même pour ta description de la physique quantique, ce qui n'est pas mal non plus puisqu'une explication avait été demandée, et non une définition.

Je vais toutefois en donner une qui me semble plus générale (comme OneForm avait commencé à faire). Avant toute chose, la physique quantique est la physique qui décrit les phénomènes naturels tels qu'observés à des échelles de l'ordre du diamètre d'un atome ou moins; et où les quantités mesurées (temps, distance, énergie, espace, vitesse..) changent de façon quantifiée.

Plus loin dans son message, André spécifie que ces phénomènes se produisent à l'échelle microscopique, mais ça me paraît important de le mentionner d'emblée.

Cette quantification entraine comme conséquence qu'à un niveau microscopique, on peut considérer que des particules de matière se comportent parfois comme des ondes et parfois comme des particules de matière, ou vice-versa, selon les conditions d'observation; sans jamais ne pouvoir observer les deux modes à la fois. Cela entraine une incertitude sur les mesures au niveau quantique qui n'est pas uniquement due à la précision des instruments de laboratoire, mais qui dépendent de ce que l'on choisit de mesurer et comment on le fait.

La mécanique quantique qui s'est développée pour rendre compte des observations quantiques requiert une description plus compliquée.

Un autre exemple, lorsqu'un électron d'un atome se rapproche du noyau d'un atome, il le fait par sauts discontinus en sautant d'une orbite (distances que permet de calculer la mécanique quantique) à l'autre.

Oui, et c'est aussi vrai lorsqu'il s'en éloigne (conceptuellement).

Elle ne les explique pas, elle les décrit et en fixe les paramètres de façon à pouvoir les prédire. Donc, elle ne constitue pas une explication de ces phénomènes et il en résulte que personne ne comprend ces phénomènes comme le soulignait le physicien Richard Feynman*

Je me demande si on peut dire d'une branche, quelconque, de la physique, qu'elle explique les phénomènes, si décrire et prédire (macroscopiquement) n'est pas expliquer.

Einstein: «Dieu ne joue pas aux dés». Il voulait signifier par là, qu'il refusait que le principe de causalité soit invalidé par la physique quantique.

Bien que rien ne soit tout à fait indépendant, c'est surtout le principe de déterminisme, au niveau microscopique, qu'il tentait de défendre.

[fenryl]

Quelqu'un peut-il expliquer cette théorie? Avec des mots simples de préférence .

Pas de physicien sur le forum

Tu as demandé si quelqu'un pouvait expliquer cette théorie; donc tu as laissé le choix aux gens de le faire ou non. Aussi, tu n'as pas demandé à un physicien, mais aux utilisateurs en général. Comment peux-tu alors conclure qu'il n'y a pas de physicien sur le forum?

Super!
Façon de parler et de dire que je veux des renseignements fiables (s'il est possible d'en avoir bien sûr!!!).
Sans déconner, faut vraiment en vouloir pour poser ce genre de question

En tout cas, je te remercie à toi et à André pour vos réponses

[adhemar]

Salut Fenryl,

T'expliquer la mécanique quantique en quelques mots serait tâche impossible. Les idées qui sous-tendent à la mécanique quantique sont très délicates à exprimer. Il est aussi difficile d'avoir une compréhension un peu correcte du problème sans une bonne formation mathématique.

Je te propose d'aller sur ce site, qui n'est pas trop mal fait, et je me tiendrais à ta disposition si tu as besoin d'éclaircissements (je suis physicien, mais pas trop spécialiste en quantique ).


Adhémar

[Zwielicht]

Bonjour adhemar

T'expliquer la mécanique quantique en quelques mots serait tâche impossible

Fenryl nous a demandé de lui expliquer ce qu'était la physique quantique. Pas nécessairement la mécanique quantique.

Je suis d'accord que la mécanique quantique est la partie la plus considérable de la physique quantique en termes de recherche et d'applications, mais à mon avis, il n'est pas nécessaire d'être calé en maths au point de bien comprendre le formalisme de la mécanique quantique pour savoir situer ce qu'est la physique quantique.

J'ai supposé que ce que Fenryl voulait, c'était de savoir de quoi il s'agit lorsque les gens parlent de physique quantique. Est-ce une théorie acceptée ou non ? Quelle est sa place dans l'ensemble de la physique moderne ? Dans quelle mesure? A-t'elle des applications pratiques? Comment est-elle apparue? Etc. Il n'est pas nécessaire de bien comprendre ce qu'est l'espace d'Hilbert pour ça.

Il est aussi difficile d'avoir une compréhension un peu correcte du problème sans une bonne formation mathématique.

Tu dis qu'il faut une formation mathématique solide. Je crois que c'est surtout nécessaire si on veut devenir physicien. Fenryl pourra me corriger si je me trompe, mais je doute qu'il veuille résoudre un cas particulier de l'équation de Lippman-Schwinger.

Si on veut pouvoir distinguer le faux du vrai, ie, dustinguer un article fumeux de zozo d'un article sérieux* traitant de quantique, je crois qu'il relève de l 'obscurantisme de maintenir que seuls les physiciens formés peuvent le faire. Je crois qu'un intellectuel bien entraîné, autodidacte ou non, peut aussi le faire.

*(je ne parle pas nécessairement d'un article dans Physical Review, mais plutôt d'un article de vulgarisation sur le web ou ailleurs)

Et c'est le rôle de certains physiciens et journalistes scientifiques de rendre des informations intègres à ce sujet disponibles aux curieux; plutôt que de les décourager à coup de o procul este, profani!.

Je ne dis pas que nous tous physiciens devrions écrire un mémoire de 10 pages à n'importe qui nous demandant : qu'est-ce que la physique quantique?. Mais il me semble que ce n'est pas trop aider la cause non plus de les décourager en leur montrant d'emblée un sommet qu'ils n'ont pas à franchir de toutes façons.

Ceci dit, je suis content que tu prennes la peine de nous indiquer un site web que tu juges bien fait.

Cordialement,

Zwielicht

[fenryl]

J'ai supposé que ce que Fenryl voulait, c'était de savoir de quoi il s'agit lorsque les gens parlent de physique quantique. Est-ce une théorie acceptée ou non ? Quelle est sa place dans l'ensemble de la physique moderne ? Dans quelle mesure? A-t'elle des applications pratiques? Comment est-elle apparue? Etc. Il n'est pas nécessaire de bien comprendre ce qu'est l'espace d'Hilbert pour ça.



Zwielicht

Oui voilà c'est çà!

Et quand je parle de "mots simples", c'est pour éviter les formules mathématiques et toutes leurs difficultés.

Je suis historien, pas mathématicien, donc bon ...

Mais je reconnais que le site d'adhemar est très intéressant; même si je n'y ai pas compris grand chose

[André]

Fenryl

Je suis historien, pas mathématicien, donc bon ...

Mais je reconnais que le site d'adhemar est très intéressant; même si je n'y ai pas compris grand chose

Moi, je n'ai pas aimé.

Les explications que donnent ce site sont du même calibre que celles données par les astrologues ou les homéopathes pour leur domaine respectif. Il ne donne aucune idée d'où sortent ces concepts et quels phénomènes physique en nécessitent le développement. Ça ressemble donc à une série d'hypothèses gratuites.

Fenryl, puisque tu es historien, je suis tenté de t'exposer ça sur le plan historique.

Au début du vingtième siècle, la physique a été confrontée à des phénomènes qu'on était incapable d'expliquer par les lois connues.

Par exemple, en vertu des lois de l'électromagnétisme, les électrons (qu'on considérait comme des particules négatives) en orbite autour de l'atome auraient du émettre du rayonnement de façon continue et se rapprocher du noyau positifs jusqu'à ce qu'ils tombent sur ceux-ci. Or, on savait que ce n'était pas le cas, puisque l'atome est stable et que, lorsqu'il émet du rayonnement, le spectre est discontinu ce qui prouve que lorsque l'électron se rapproche du noyau, il le fait par sauts successifs.

De plus, lorsque l'électron émet son rayonnement électromagnétique, ce rayonnement se propage comme une onde puisque qu'elle produit de la diffraction et des interférences comme n'importe quelle onde et son énergie devrait s'éparpiller dans l'espace comme doit le faire n'importe quelle onde. Or, ce n'est pas le cas, puisque lorsque cette lumière agit sur un électron dans un autre atome, cette électron absorbe d'un coup toute l'énergie de cette onde, comme s'il s'agissait en fait d'une particule.

C'est ce genre de paradoxe que tente de résoudre la physique quantique.

On a suivi à peu près le cheminement suivant.

On a pu déterminer très tôt le lien entre la longueur d'onde de la lumière et l'énergie qu'elle véhicule. Plus la lumière a d'énergie, plus l'onde est courte.
Einstein a démontré expérimentalement que la lumière se comportait comme une particule lorsqu'elle agissait sur l'atome (effet photoélectrique). C'est le quanta de lumière, le photon.
D'autre part, en vertu de la relativité, qui dit énergie dit masse (m=E/c²). Donc, un photon devrait avoir une quantité de mouvement ( produit de la masse relativiste et de la vitesse, dans le cas présent la vitesse de la lumière : c).
Conclusion: À toute onde électromagnétique est associée une quantité de mouvement. (Ce qui a été démontré expérimentalement par la poussée qu'exerce la lumière sur les surfaces qu'elle frappe).

Plus tard (Là, je saute des étapes), De broglie a eu l'éclair de génie suivant .- Si la lumière est constituée d'une onde dont la longueur est reliée à une quantité de mouvement, à l'inverse, une particule possédant une masse telle que l'électron devrait être accompagnée d'une onde dès qu'il est en mouvement (mv) et alors posséder les propriétés d'une onde. Alors, lorsque l'électron est en orbite autour de l'atome, s'il se comporte comme une onde dont la longueur est égale à la circonférence de son orbite, on obtient une onde stationnaire qui fait en sorte que l'atome est stable. Ça représente alors l'état le plus stable de l'atome. Si l'électron absorbe de l'énergie et se retrouve sur une orbite plus éloignée, ces situations sont possibles à la condition que les circonférences de ces nouvelles orbites soient des multiples entiers de la longueur d'onde générée par l'électron en mouvement. En appliquant ces idées à l'atome d'hydrogène (1 électron, 1 proton), si l'électron part d'une orbite éloignée et se rapproche du noyau en cascade par chacune des orbites possibles, on peut calculer la position et l'énergie de toutes les raies du spectre d'émission de l'atome d'hydrogène simplement en appliquant les lois ordinaires de l'électromagnétisme et de la mécanique... Et ça marche !

Évidemment, ce n'était que le début.

On se demandait ce que représentait physiquement la longueur d'onde associée à une particule.
(Mais là, il est un peu tard pour poursuivre. Je ne sais pas trop comment continuer et je ne suis pas certain que mes explications soient compréhensibles et utiles).

André

[OneForm]

D'autre part, en vertu de la relativité, qui dit énergie dit masse (m=E/c²). Donc, un photon devrait avoir une quantité de mouvement ( produit de la masse relativiste et de la vitesse, dans le cas présent la vitesse de la lumière : c).
Conclusion: À toute onde électromagnétique est associée une quantité de mouvement. (Ce qui a été démontré expérimentalement par la poussée qu'exerce la lumière sur les surfaces qu'elle frappe).

Mouais je suis sceptique (!) sur ces explications ... Le photon a une énergie, mais n'a pas de masse ! Son impulsion p est donnée par p = E/c = hv/c. Il n'y a pas de masse relativiste dans l'affaire.



Disons plutôt qu'il y a 3 phénomènes qui ont annoncé le développement de la physique quantique :

• L'expérience des fentes de Young qui montre que certaines particules (les électrons, par ex.) ont un comportement ondulatoire : en projetant un faisceau d'électrons à travers des trous, on constate des figures d'interférence.

• Les atomes ont des niveaux discrets d'énergie. Max Planck introduit la constante qui porte son nom pour quantifier l'énergie rayonnée par un atome : E = hv où v est la fréquence de la lumière.

• L'effet photoélectrique d'Einstein qui montre qu'une onde (la lumière) possède un comportement corpusculaire (la lumière est quantifiée). Il introduit le quantum de lumière : le photon.

Avec ça on s'est demandé si, après tout, les particules et les ondes n'étaient pas deux "facettes" d'un même objet ... Les développements étonnants ont suivi peu à peu : Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Born, Dirac ...



Au début, deux théories mathématiquement différentes permettaient de comprendre la mécanique quantique, mais on ignorait laquelle était "la meilleure". Il y avait d'ailleurs une petite guerre entre leurs deux représentants qui se détestaient (Heisenberg et Schrödinger). C'est von Neumann qui établira le lien entre ces 2 théories, pour montrer qu'en fait, elles font partie d'une même théorie. C'est là une des très grandes réussites de la physique quantique.

Aujourd'hui en mécanique quantique, on utilise le formalisme de Dirac conjointement avec le cadre mathématique apporté par von Neumann. Il faut préciser que cette théorie est profondément mathématique : ce n'est pas qu'un langage de description (comme c'est un peu plus le cas avec la mécanique classique), c'est vraiment la source des résultats.

Rien que les postulats eux-mêmes de la mécanique quantique sont extrêmement mathématiques. Exemple de postulat de base : une propriété physique mesurable (vitesse, masse, énergie ...) est représentée par un opérateur linéaire hermitique dans un espace de Hilbert et les valeurs de la mesure sont les valeurs propres de cet opérateur. Mais qu'est-ce que c'est que ça ?!

On est très loin des postulats physiquement intuitifs des autres théories, comme par exemple un postulat de la relativité : la lumière possède une vitese finie pour tous les référentiels inertiels ...



Bon je vais m'arrêter ici aussi, mais je voulais juste souligner l'importance, non-négligeable, des mathématiques en mécanique quantique. Contrairement aux autres théories, les maths ici constituent aussi le contenu, et pas seulement le langage.

[curieux]

Bon voilà, j'y connais rien et j'aimerais savoir de quoi il s'agit .

Quelqu'un peut-il expliquer cette théorie? Avec des mots simples de préférence .

Merci d'avance 8)

Bonjour Fenryl

moi je suis tenté de dire que la physique quantique, c'est la physique qui met en évidence les échanges par petites quantités, on dit d'ailleurs un quantum(, des quanta) pour désigner la quantité minimum de ces échanges.
C'est une physique differente de la physique dite classique, parce qu'elle n'en est pas intuitivement déduite. En effet, à notre échelle on a l'impression que tous les phénomènes sont continus mais l'expérience dans le domaine sub-microscopique démontre le contraire, c'est-à-dire que l'infiniment petit est une extrapolation qui ne suit pas cette tendance.
A ces dimensions on constate que toutes les transitions se font avec des niveaux bien définis, avec interdiction d'occuper tous les états intermédiaires.

Comment expliquer ça simplement ?
C'est comme si on regardait un ballon tomber d'une certaine hauteur, par exemple 3 mètres, et que son mouvement nous apparaitrait comme vu à travers un stroboscope, il semblerait se déplacer par bonds saccadés.
A la difference près que ce serait réellement le cas et pas une illusion d'optique.

En clair, tout se passe comme si ce ballon ne tombait qu'après avoir perdu suffisament d'energie (de gravitation) pour passer au niveau inferieur.

C'est ce constat qui est fait pour les orbitales des electrons qui voisinent chaque noyau atomique. C'est fondamentalement different d'une orbite solaire qui n'a pas d'équivalent dans ce domaine. Et cela uniquement parce qu'un objet à notre echelle est composé d'un nombre innimaginable de ces atomes, l'objet macroscopique se comporte comme si son mouvement était la moyenne statistique de tous les micro-déplacements de chacun de ses composants.
Au final, on observe bien un mouvement qui semble continu et on retombe dans la physique classique.

Je voudrais aussi ajouter que la physique quantique n'est pas soumise à "j'y crois, j'y crois pas", c'est un fait scientifiquement établi qui a de nombreuses applications dans bien des domaines de notre vie quotidienne.
La première en date était l'invention de la lampe radio qui obéit à cette physique, même si ça ne saute pas immédiatement aux yeux. Sans parler des élements radioactifs utilisés en médecine pour détruire les cellules malignes. Etc... on pourrait en discuter pendant des heures.

[André]

OneForm

Mouais je suis sceptique (!) sur ces explications ... Le photon a une énergie, mais n'a pas de masse ! Son impulsion p est donnée par p = E/c = hv/c. Il n'y a pas de masse relativiste dans l'affaire.

Conceptuellement, la quantité de mouvement (p) est le produit d'une masse par sa vitesse (p=mv). Selon la relativité, toute quantité d'énergie peut se transformer en masse, soit m=E/c². Or, les photons n'ont pas de masse propre. Toutefois, on peut leur attribuer une quantité de mouvement découlant du fait qu'ils possèdent l'équivalent d'une masse sous forme d'énergie se déplaçant à la vitesse de la lumière (c).
On a donc p=mc où m=E/c². Ce qui donne p= (E/c²)c et on aboutit à p=E/c, comme tu le mentionnes.

Les atomes ont des niveaux discrets d'énergie. Max Planck introduit la constante qui porte son nom pour quantifier cette l'énergie rayonnée par un atome : E = hv où v est la fréquence de la lumière.

C'est à ça que je faisais allusion dans mon intervention précédente : «On a pu déterminer très tôt le lien entre la longueur d'onde de la lumière et l'énergie qu'elle véhicule. Plus la lumière a d'énergie, plus l'onde est courte.»

L'effet photoélectrique d'Einstein qui montre qu'une onde (la lumière) possède un comportement corpusculaire (la lumière est quantifiée). Il introduit le quantum de lumière : le photon.

C'est ce que je soulignais :«Einstein a démontré expérimentalement que la lumière se comportait comme une particule lorsqu'elle agissait sur l'atome (effet photoélectrique). C'est le quanta de lumière, le photon.»

L'expérience des fentes de Young qui montre que certaines particules (les électrons, par ex.) ont un comportement ondulatoire : en projetant un faisceau d'électron à travers des trous, on constate des figures d'interférence.

Cette expérience est venue confirmer de façon éclatante l'hypothèse avancée par De Broglie: «Si la lumière est constituée d'une onde dont la longueur est reliée à une quantité de mouvement, à l'inverse, une particule possédant une masse telle que l'électron devrait être accompagnée d'une onde dès qu'il est en mouvement (mv) et alors posséder les propriétés d'une onde.»
En fait, ce sont toutes les particules en mouvement qui ont des propriétés ondulatoires. Mais plus la particule est massive et se déplace rapidement, plus son comportement ondulatoire est difficile à mettre en évidence, ce qui exclut toute manifestation de ce phénomène pour des objets à l'échelle macroscopique.

Avec ça on s'est demandé si, après tout, les particules et les ondes n'étaient pas deux "facettes" d'un même objet ... Les développements étonnants ont suivi peu à peu : Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Born, Dirac ...

Et c'est là qu'on a du remettre en question certains postulats de la physique dite classique et du sens commun tels que le déterminisme, la continuité de l'espace et du temps, etc...

On est très loin des postualts physiquement intuitifs des autres théories, comme par exemple un postulat de la relativité : la lumière possède une vitese finie pour tous les référentiels inertiels ...

En effet...

André

[OneForm]

Ce que je n'aime pas, c'est l'utilisation du (vieux) concept de masse relativiste. En physique moderne, la masse est définie comme étant un invariant, donc définir la masse relativiste comme dépendant de la vitesse de l'objet, c'est absurde.

De même, l'énergie est également un invariant. Cependant, sous son expression E = mc², E n'est pas invariant non plus :/ La bonne expression de l'énergie invariante est E² = p²c² + m²(c²)². En l'appliquant au photon de masse m nulle, on en déduit E = pc pour le photon.

Les résultats sont les mêmes, mais la démarche est différente : je préfère déduire les résultats conformément à l'"esprit" de la physique moderne (c.-à-d. en mettant en avant les invariants).

[Zwielicht]

L'expérience des fentes de Young qui montre que certaines particules (les électrons, par ex.) ont un comportement ondulatoire : en projetant un faisceau d'électron à travers des trous, on constate des figures d'interférence.

Cette expérience est venue confirmer de façon éclatante l'hypothèse avancée par De Broglie: «Si la lumière est constituée d'une onde dont la longueur est reliée à une quantité de mouvement, à l'inverse, une particule possédant une masse telle que l'électron devrait être accompagnée d'une onde dès qu'il est en mouvement (mv) et alors posséder les propriétés d'une onde.»

Pas du tout; l'expérience de Young est une expérience réalisée avec de la lumière. Elle remonte au début du 19e siècle.

L'expérience qui est venue confirmer expérimentalement la thèse de De Broglie est plutôt celle de Davisson-Germer, faite en 1927. C'est une expérience qui fait intervenir des électrons.

[Zwielicht]

Disons plutôt qu'il y a 3 phénomènes qui ont annoncé le développement de la physique quantique :

• L'expérience des fentes de Young qui montre que certaines particules (les électrons, par ex.) ont un comportement ondulatoire : en projetant un faisceau d'électrons à travers des trous, on constate des figures d'interférence.

Je pense que tu te goures. L'expérience des fentes de Young n'est pas celle avec des électrons (comme je disais à André plus haut), mais l'originale, avec de la bonne vieille lumière.

Elle fut réalisée en 1801 (Thomas Young : 1773-1829) et à une époque où la conception ondulatoire de la lumière n'était pas une nouveauté. La découverte de la diffraction de la lumière a remonte encore plus loin.. au 17e siècle.

Et si tu fais référence à l'expérience de Davisson Germer, celle qui montre la nature ondulatoire du parcours des électrons et qui est analogue aux fentes de Young, elle ne peut être venue "annoncer le développement de la physique quantique", car elle fut effectuée pour la première fois qu'en 1927.

Elle est davantage une pierre d'achoppement et un signe du début de la fin. Les deux autres phénomènes que tu cites remontent aux années 1900-1905.. je vois mal l'expérience de Davisson Germer parmi celles-là.

[OneForm]

Je pensais à l'expérience de Young que l'on réalise avec des électrons. Cette expérience vient effectivement bien après la finalisation de la théorie quantique, donc elle n'aurait pas pu l'« annoncer » Je n'ai pas songé à corriger ce verbe.

Pour la curiosité, il ne s'agit pas de l'expérience de Davisson Germer bien qu'elles montrent toutes les deux la nature ondulatoire de particules. Il s'agit de celle de Claus Jönsson réalisée dans les années 70. Cette dernière est l'exacte reproduction de l'expérience de Young, mais avec des électrons (c'est pour ça que j'ai pensé à Young).

[Zwielicht]

Je pensais à l'expérience de Young que l'on réalise avec des électrons.

L'expérience de Davisson Germer utilisait un cristal qui agit plus ou moins comme réseau de diffraction, donc l'équivalent d'un nombre élevé de "fentes" (>>2).

Pour la curiosité, il ne s'agit pas de l'expérience de Davisson Germer bien qu'elles montrent toutes les deux la nature ondulatoire de particules. Il s'agit de celle de Claus Jönsson réalisée dans les années 70. Cette dernière est l'exacte reproduction de l'expérience de Young, mais avec des électrons (c'est pour ça que j'ai pensé à Young).

L'expérience de Claus Jönsson à laquelle tu fais référence date de 1961 et non des années '70. Voir Interferenz von Elektronen am Doppelspalt, publié en 1961 dans Zeitschrift für Physik par Jönsson.

L'expérience des années '70 que tu attribues à tord à Claus Jönsson est peut-être celle où on a enfin réussi à envoyer un électron à la fois dans un dispositif ressemblant aux fentes de Young. Elle a été réalisée en 1974 par des scientifiques italiens.

[Zwielicht]

Puisque tu tiens à lui exposer la physique quantique de façon historico-chronologique, je me dois de spécifier d'autres détails.

Einstein a démontré expérimentalement que la lumière se comportait comme une particule lorsqu'elle agissait sur l'atome (effet photoélectrique).

C'est faux, dit de même.

Einstein n'a pas démontré exprimentalement l'effet photoélectrique, mais il en a expliqué théoriquement, qualitativement et quantitativement, le mécanisme et qu'on lui connait aujourd'hui, dans un de ses trois gros articles de 1905.

L'expérience était connue depuis quelques années; réalisée par Philipp von Lenard en 1902, entre autres. Je ne pense même pas qu'Einstein ait jamais réalisé cette expérience..

[Denis]

Salut surtout aux physiciens.

Même si je ne connais pas grand chose en physique quantique, j'interviens dans votre intéressante conversation.

Simplement pour relater une petite expérience de physique quantique qui se fait aisément avec 3 verres polarisés.

Quand un photon rencontre un verre polarisé, il peut traverser (en acquérant la polarité du verre) ou être absorbé.

Il traverse avec probabilité cos²a,
Il est absorbé avec probabilité sin²a.
(où a représente l'angle entre la polarité originale du photon et celle du verre)

En moyenne, 50% des photons d'une lampe (polarisés n'importe comment) traversent un verre polarisé. En moyenne, cos²a = sin²a = ½.

Bien sûr, si on juxtapose deux verres polarisés à 90° l'un de l'autre, tous les photons qui ont traversé le premier verre sont stoppés par le second. Sin(90°) = 1.

L'expérience amusante consiste à glisser un troisième verre polarisé entre les deux premiers. En l'orientant à 45° des deux autres, la lumière de la lampe réapparaît (8 fois moins brillante que si les 3 verres n'étaient pas là).

Il est important que le troisième verre (à 45°) soit glissé entre les deux autres. Si on le place avant (du côté le la lampe) ou après (du côté de l'oeil), 100% de la lumière reste coupée. Entre les deux, un huitième des photons réussissent à passer. En moyenne sur des zillions.

Normalement, quand on superpose 3 écrans, l'ordre importe peu. Et les probabilités n'ont pas grand rôle dans l'affaire. Mais pas en physique quantique.

Denis

[Zwielicht]

Salut surtout aux physiciens.

Même si je ne connais pas grand chose en physique quantique, j'interviens dans votre intéressante conversation.

Simplement pour relater une petite expérience de physique quantique qui se fait aisément avec 3 verres polarisés.

C'est une expérience très fascinante.

Cependant, je ne dirais pas qu'elle est spécifiquement une expérience de physique quantique. La découverte de la polarisation de la lumière date de bien avant l'arrivée de la quantique.

Au début du 19e siècle, le français Étienne Louis Malus a découvert macroscopiquement la loi qui gouverne l'intensité transmise entre une onde (plane) polarisée (rectilignement) et un plan de polarisation. Les premiers polariseurs fabriqués comme tels sont apparus quelques années plus tard (on en retrouve dans la nature).

L'interprétation quantique probabiliste que tu relates est arrivée plus tard. Mais au niveau quantique, elle donne lieu à des applications, en cryptographie entre autres.

[OneForm]

Par contre je cherche une histoire des postulats de la mécanique quantique, ou comment ils se sont historiquement (et mathématiquement) construits. Si quelqu'un a des suggestions ...

[André]

Denis

L'expérience amusante consiste à glisser un troisième verre polarisé entre les deux premiers. En l'orientant à 45° des deux autres, la lumière de la lampe réapparaît (8 fois moins brillante que si les 3 verres n'étaient pas là).

Il est important que le troisième verre (à 45°) soit glissé entre les deux autres. Si on le place avant (du côté le la lampe) ou après (du côté de l'oeil), 100% de la lumière reste coupée. Entre les deux, un huitième des photons réussissent à passer. En moyenne sur des zillions.

Cette propriété est très utile lorsqu'on observe des tissus organiques au microscope.
Si on met un filtre polarisant entre la source lumineuse et le tissu à observer et un autre filtre dans l'oculaire du microscope, il suffit de faire tourner l'oculaire de façon à ce que les deux filtres forment un angle de 90° pour voir un tas de détails qui autrement seraient invisibles dans les tissus qui sont transparents et incolores. Ça s'explique par le fait que les tissus organiques ont la propriété de changer l'angle de la lumière polarisée de façon variable selon la composition de leurs parties respectives.
Je n'ai jamais compris pourquoi ces filtres ne faisaient pas partie de l'équipement standart des microscopes (je parle des microscopes bon marché des écoles secondaires).

André