Question d'origine :
Bonjour,
tout d'abord, je suis conscient qu'une question très proche a été posée ici mais ce n'est pas précisément ce que je recherche. En fait, j'ai lu une fois ( je n'arrive justement plus à retrouver la source ) que dans le domaine de l'expérimentation en physique quantique, on ne pouvait connaître l'état précis d'une particule ( chose que vous avez très bien expliqué sur le lien proposé en haut ) mais qu'en plus, en observant une particule, on modifiait son état originel. Résultat, ce que l'on devait observait est faussé.
Ma question est la suivante donc: comment nomme-t-on cet effet de modification d'une particule en physique quantique après son observation ? ( si, idéalement, il porte un nom )
Merci infiniment
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 09/06/2012 à 08h22
Bonjour,
Nous tenons à vous préciser en préliminaire que les bibliothécaires répondant aux questions du Guichet du savoir ne sont pas forcément des physiciens spécialisés en mécanique quantique.
Cependant nous avons tenté de nous plonger à nos risques et périls dans la physique quantique et dans nos ouvrages. Vous trouverez un début à votre réponse, ou du moins une réponse dans le champ sémantique de votre question, en pages 111 à 115 de l’ouvrage de Michel Le Bellac, Physique quantique.
Il y est expliqué notamment que « le concept de mesure idéale est indispensable pour la discussion de la mesure en physique quantique, mais en pratique la mesure idéale [mesure non destructrice] est l’exception et non la règle ».
L’auteur ne parle pas exactement comme vous d’une modification de particule après son observation mais d’une évolution irréversible.
Partant d’un postulat de départ d’une mesure « idéale tout à fait théorique » en physique quantique, l’auteur explique le postulat supplémentaire dit de réduction du paquet d’ondes (RPO).
En physique quantique, cette RPO est liée à une perturbation du système physique mesuré découlant de la mesure elle-même, ce qui est très proche de votre formulation de modification de particule observée.
Ce phénomène est bien expliqué dans cet extrait d’une page de vulgarisation scientifique produite par le CLEA (Comité de liaison enseignants astronomes) : L'élégant formalisme de la mécanique quantique est basé sur la notion d'opérateur. On associe à chaque grandeur physique un opérateur particulier (hermitien). Un tel opérateur possède des valeurs propres réelles et des fonctions propres qui forment une base complète, au sens mathématique (c'est-à-dire utilisable pour représenter n'importe quelle fonction d'onde). Un système physique est décrit par une fonction d'onde Y qui dépend des coordonnées (et éventuellement du temps). On peut donc la représenter comme une combinaison linéaire des fonctions propres de l'opérateur. Cette combinaison forme le "paquet d'ondes" contenant toutes les solutions possibles. Plus précisément, le carré de chaque coefficient de la combinaison, donne la probabilité pour que la grandeur physique ait la valeur propre correspondante. Faire une mesure revient à préciser la valeur propre associée à la grandeur physique réelle. Dans la combinaison linéaire il ne reste alors qu'un terme (On dit qu'il y a eu réduction du paquet d'ondes). Le système a été perturbé par la mesure. La fonction Y est devenue une fonction propre de l'opérateur. Il ne sera plus possible d'obtenir certaines informations sur l'état antérieur du système.
Ce formalisme, pour élégant qu'il soit, est très abstrait. Schrödinger a illustré cette réduction du paquet d'onde avec l'image d'un chat. Il considère un chat dans une boîte totalement hermétique. Le chat, à l'intérieur peut avoir deux états : vivant ou mort. La fonction qui représente le chat est une combinaison linéaire? Par exemple : 50% de chat mort et 50% de chat vivant. Le chat est à la fois vivant et mort. Quand Schrödinger fait une mesure de l'état du chat (par exemple en ouvrant la boîte), il réduit le paquet d'onde en ne laissant qu'une possibilité. C'est pourquoi vous entendrez parfois parler du chat de Schrödinger.
Si vous êtes intéressé par l’article du CLEA, vous en trouverez l’intégralité sur CETTE PAGE.
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