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1 mai 2012 2 01 /05 /mai /2012 01:30

Expérience de Stern et Gerlach

 

 

 

 

L'Expérience de Stern et Gerlach fut l'une des premières à mettre en évidence la nature purement quantique du monde microscopique et plus particulièrement du spin. Construite en 1921-1922 pour tester l'hypothèse de quantification spatiale, elle ne put obtenir une description théorique satisfaisante que 5 ans plus tard grace au développement de la mécanique quantique.

 


Expérience d'Aspect

 


L'expérience d'Aspect est, historiquement, la première expérience qui a réfuté de manière satisfaisante les inégalités de Bell dans le cadre de la physique quantique, validant ainsi le phénomène d'intrication quantique, et apportant une réponse expérimentale au paradoxe EPR.

 


Concrètement, elle consiste à produire deux photons dans un état intriqué {1 \over \sqrt{2}} \left\{ | \uparrow , \uparrow\rangle + | \rightarrow , \rightarrow \rangle \right\} puis à les séparer pour realiser enfin la mesure de leur polarisation. La mesure du premier photon à alors 50% de chance de donner \uparrow et autant de donner \rightarrow tandis que le second photon est immédiatement projeté dans ce même état. Le paradoxe provient du fait que les deux photons semblent s’échanger cette information à une vitesse supérieure à celle de la lumiere. Ce point n'est cependant pas pertinent puisqu'aucune information ne peut être transmise par ce moyen.

L'intrication quantique permet cependant d'échanger une clé de chiffrement de manière sûre, ce qu'exploite la cryptographie quantique.

 


Expérience de la gomme quantique à choix retardé

 


L’expérience de la gomme quantique à choix retardé5 constitue une extension de celle d'Alain Aspect et des fentes d'Young, mais y introduit ce qui semble être une rétroaction implicite dans le temps : un effet du présent sur le passé.

 

 


Interprétations

 


Les paradoxes liés à la mesure amènent à se poser la question : la physique quantique décrit-elle la réalité?

 


  Arbre des solutions du problème de la mesure
                                   
  Théorie quantique
 
             
                             
N'est pas censé représenter la réalité         Ne représente pas totalement la réalité         Représente totalement la réalité
       
                                 
         
Positivisme   Lois quantiques modifiées   Influence de la conscience   Refonte totale   Décohérence quantique     Univers multiples
                                   
Stephen Hawking
Niels Bohr
  Roger Penrose   Eugene Wigner   Théorie de De Broglie-Bohm   Roland Omnès
Murray Gell-Mann
James Hartle
    Hugh Everett
                           
    Giancarlo Ghirardi
Alberto Rimini
Wilhelm Eduard Weber
  John von Neumann
Fritz London & Edmond Bauer
  Théorie des cordes   Hans-Dieter Zeh
Wojciech Zurek
     
             
        Bernard d'Espagnat
Olivier Costa de Beauregard

 

 

 

 

 

Théories « à variables cachées »

 

 


  • Théorie de De Broglie-Bohm et Théorie de l'onde pilote de De Broglie.

 

 

Genèse de la physique quantique


 


Corps noir et catastrophe ultraviolette


 

 

 

 

D’après les théories classiques de la physique, un corps noir à l'équilibre thermodynamique est censé rayonner un flux infini. Plus précisément, l'énergie rayonnée par bande de longueur d'onde doit tendre vers l'infini quand la longueur d'onde tend vers zéro, dans l'ultraviolet pour les physiciens de l'époque, puisque ni les rayons X ni les rayons gamma n'étaient alors connus. C’est la catastrophe ultraviolette.

 


Introduction des quanta en physique

 


Elle remonte aux travaux effectués en 1900 par Max Planck sur le rayonnement du corps noir à l’équilibre thermique. Une cavité chauffée émet un rayonnement électromagnétique (lumière) aussitôt absorbé par les parois. Pour rendre compte du spectre lumineux par le calcul théorique des échanges d’énergie d’émission et d’absorption (dE), Planck dut faire l’hypothèse que ces échanges sont discontinus et proportionnels aux fréquences (\nu) du rayonnement lumineux : dE=n h \nu.

  • n est un nombre entier
  • h est le quantum d’action qui apparut bientôt comme l’une des constantes fondamentales de la nature (constante de Planck)
  • \nu est la fréquence de la lumière

 

Quantification du rayonnement et des atomes

 


En 1905, à la suite d’un raisonnement thermodynamique dans lequel il donnait aux probabilités un sens physique (celui de fréquences d’états pour un système), Einstein fut amené à considérer que ce ne sont pas seulement les échanges d’énergie qui sont discontinus, mais l’énergie du rayonnement lumineux elle-même. Il montra que cette énergie est proportionnelle à la fréquence de l’onde lumineuse : E=hν. Cela donnait immédiatement l’explication de l’effet photoélectrique observé 20 ans auparavant par Hertz.

 


Effet photoélectrique

 


Article détaillé : Effet photoélectrique.

 

 

 

 

L’énergie E = h \nu apportée par le quantum de lumière à l’électron lié dans un atome permet à celui-ci de se libérer si cette énergie est supérieure ou égale à l’énergie de liaison de l’électron, nommée également travail de sortie W, en vertu de la relation :

h \nu = W + E_c

E_c est l'énergie cinétique acquise par ce dernier. Cet effet de seuil était inexplicable dans la conception continue de l’énergie lumineuse de la théorie électromagnétique classique.

 


Limites de la théorie électromagnétique classique

 


Einstein s’aperçut alors que cette propriété du rayonnement était en opposition de manière irréductible avec la théorie électromagnétique classique (élaborée par Maxwell). Dès 1906, il annonça que cette théorie devrait être modifiée dans le domaine atomique. La manière dont cette modification devrait être obtenue n’était pas évidente puisque la physique théorique reposait sur l’utilisation d’équations différentielles, dites équations de Maxwell, correspondant à des grandeurs à variation continue.

 


L’hypothèse quantique

 


Malgré la puissance de la théorie des quanta, peu de physiciens étaient enclins à imaginer que la théorie électromagnétique classique puisse être invalidée. Einstein s’efforça alors de mettre en évidence d’autres aspects des phénomènes atomiques et du rayonnement qui rompaient avec la description classique. Il étendit ainsi l’hypothèse quantique, par-delà les propriétés du rayonnement, à l’énergie des atomes, par ses travaux sur les chaleurs spécifiques aux basses températures. Il retrouvait l’annulation des chaleurs spécifiques des corps au zéro absolu, phénomène observé mais inexplicable par la théorie classique. D’autres physiciens (P. Ehrenfest, W. Nernst, H.-A. Lorentz, H. Poincaré) le rejoignirent peu à peu pour conclure au caractère inéluctable de l’hypothèse quantique que Planck lui-même hésitait à admettre. Elle n’était cependant encore acceptée généralement que pour les échanges d’énergie.[réf. souhaitée]

 

 

 

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commentaires

Clovis Simard 03/10/2012 20:40


Blog(fermaton.over-blog.com)No.4- THÉORÈME PULSAR. - La théorie des cordes:Nouveauté ?

Clovis Simard 24/06/2012 04:24


 Blog(fermaton.over-blog.com),No-2: GOMME QUANTIQUE !


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