Atelier "Physique quantique"

Physique quantique
La mécanique quantique décrit les phénomènes fondamentaux des systèmes physiques à l’échelle atomique et subatomique. Elle a été introduite au début du XXeme siècle afin d'élucider certaines observations inexpliquées par la physique classique. Un exemple célèbre est l’expérience des fentes de Young.



Cette expérience consiste à envoyer des particules (des photons, ou des électrons) issus d'une même source, à travers des deux trous percés dans un plan opaque. Un écran est ensuite mis en faces des fentes de Young, ce qui permet d’observer un motif de diffraction - une zone où s'alternent des franges sombres et illuminées. Le fait le plus remarquable est que le motif de diffraction est observé même si une seule particule est envoyée à la fois. Cela veut dire que la particule interfère avec elle même: elle possède des propriétés ondulatoires, et passe par les deux trous en même temps!

La dualité onde-corpuscule et la superposition quantique sont les deux principes fondamentaux décrites par la mécanique quantique. Selon le principe de superposition, un même état quantique peut posséder plusieurs valeurs pour une certaine quantité observable. Plutôt que de raisonner en termes des propriétés bien définis (comme la position, la quantité de mouvement - le moment cinétique ou angulaire, ainsi que les degrés de liberté internes), on doit raisonner en terme des probabilité d'avoir une telle propriété. D’après la dualité onde-corpuscule, les objets physiques peuvent être décrites en tant qu'ondes et des corpuscules en même temps. La particule dans l’expérience des fentes de Young est donc décrite par une fonction d'onde, qui définit ça probabilité d’être à un point fixé de l'espace. Les fentes de Young servent à diviser une telle source en deux, et les faire interférer.