• la suporposition quantique

  • La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques qui s'opposent à celle de physique classique, cette dernière ayant échoué dans la description de l'infiniment petit (atomes, particules) et dans celle de certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. La physique quantique comprend : l'ancienne théorie des quanta, les postulats de la mécanique quantique, la mécanique quantique non relativiste, la physique des particules, la physique de la matière condensée, la physique statistique quantique, la chimie quantique, les théories candidates à une description de la gravité quantique.
La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques qui s'opposent à celle de physique classique, cette dernière ayant échoué dans la description de l'infiniment petit (atomes, particules) et dans celle de certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. La physique quantique comprend : l'ancienne théorie des quanta, les postulats de la mécanique quantique, la mécanique quantique non relativiste, la physique des particules, la physique de la matière condensée, la physique statistique quantique, la chimie quantique, les théories candidates à une description de la gravité quantique.
 #37870  par oumfariss
 
Bonjour à tous. Voilà j.ai une question concernant la suporposition des particuliers en physique quantique.
D. Après ce que j.ai compris,un électron dans le monde quantique peut être dans deux état à la fois.exemple, il peut être désintégré et dans son état integre;si on parle couramment, cad mort et vivant. Comment comprendre cela?si il est désintégré cad mort ,je ne vois pas comment il peut être au même temps dans son état intégré cad vivant !ESt ce que sa veut dire k.en fait un électron ou autre particule ne se desintegre jamais donc ne meurt jamais puisq'elle reste en même temps dans son état integre cad vivant?
Ex cusez moi je n'est aucun connaissance en physique donc si vous pauvez M. Éclairez en étant simpliste.merci infiniment
 #37875  par Tutiou
 
Hello !

Le principe de superposition quantique signifie qu'une particule peut être dans plusieurs états à la fois. Par exemple, un électron peut avoir plusieurs vitesses à la fois !

Tu présentes ici une histoire de mort/pas mort. Il s'agit en fait d'une célèbre expérience qui se base sur ce principe : le chat de Schrödinger (milieu des années 1930). L'expérience est la suivante :

- tu prends un chat et le mets dans une boîte fermée, de sorte que personne ne peut pas ce qu'il s'y passe à l'intérieur ;
- dans cette même boîte, tu as ce qu'on appelle un compteur Geiger qui détecte certains types de particules (je crois qu'il y a aussi une histoire de radiation, mais je n'en suis pas sûr), on va dire X ;
- ce compteur est relié à un marteau qui est lui-même placé au-dessus d'une fiole contenant du poison mortel ;
- enfin, tu installes un canon à particule X

Tu te doutes bien que si le compteur détecte une particule X, il va faire tomber le marteau, qui va briser la fiole et répandre le poison. Le chat est ainsi mort.

Où je veux en venir avec le principe de superposition ? Et bien admettons que le canon à particules à une chance sur deux d'émettre une particule X toutes les minutes. On est d'accord qu'au bout d'une minute, soit une particule a été émise, soit elle ne l'a pas été, donc le chat est soit mort, soit vivant.

Si l'on considère le principe de superposition, on peut dire que la particule a à la fois été émise et à la fois non-émise (superposition d'état, comme l'exemple des vitesses). De ce fait, le chat est à la fois mort, et à la fois vivant !

Mais on répond souvent : il suffit de faire l'expérience sans la boîte et on voit très bien que le chat est soit vivant, soit mort. Et bien il existe ce qu'on appelle l'effet de décohérence, qui est plutôt spécial. Il nous dit qu'il n'est pas possible que des effets quantiques (comme la superposition) soient visibles à l'échelle macroscopique, c'est-à-dire à la notre. De ce fait, l'expérience du chat de pourrait pas marcher si on la regardait, d'où l'intérêt de la boîte.

On va encore me dire : cet effet de décohérence est juste là pour couvrir l'expérience. Et bien là je ne sais plus quoi répondre. Mais je sais que, ces derniers temps, des physiciens essaient de mettre au point des ordinateurs quantiques s'appuyant sur ce principe de superposition. Du coup, les ordis, qui sont normalement codés selon un bit 0 ou un bit 1, peuvent codés avec les deux à la fois ! Et il arrive que l'effet de décohérence prenne le dessus et empêche les programmes de fonctionner "normalement". Les physiciens essaient de résoudre ce problème qui existe bel et bien.

Voilà, j'ai simplifié un maximum, et il ait possible que j'ai fait quelques erreurs de vocabulaire ou autre ;)
 #37886  par bongo
 
Pour compléter la réponse de Tutiou…

En fait l’exemple de l’électron est mal pensé parce que cette particule est stable.
Admettons que l’on prenne un atome radioactif. La mécanique quantique ne sait pas dire quand cet atome va se désintégrer. On peut quantifier cela avec la période de demi-vie, par exemple 1 minute.
Cela veut dire qu’au bout d’une minute, il y a une chance sur deux pour que le noyau se soit désintégré. Au bout de 2 minutes, il y a 3 chance sur 4, au bout de 3 minutes, 7 chances sur 8 etc…

Quand on regarde la fonction d’onde qui décrit le noyau, cette fonction d’onde est la somme de deux états :
|psi> = a(t)|noyau intact> + b(t)|noyau désintégré>

Avec a(t) et b(t) des fonctions qui changent avec le temps (a diminuant et b augmentant, pour les connaisseurs, |a|² + |b|² = 1, on peut même écrire a(t) = epsilon(t) et b(t) = sqrt (1-epsilon(t)^2)).
La mécanique dit simplement qu’avant l’observation, le noyau est dans une superposition d’état noyau intact, noyau désintégré. Ensuite dès qu’on observe, on force le noyau à montrer son état, désintégré ou pas. Don non non t’inquiète pas une particule qui s’est désintégrée s’est belle et bien désintégrée.

Comme c’est un peu difficile à admettre, Schrödinger a poussé le bouchon un peu plus loin en reliant l’état quantique de l’atome à la vie ou mort d’un chat. Ceci est bien entendu une expérience de pensée. D’ailleurs pour l’anecdote, Schrödinger n’était pas du tout partisan de l’interprétation de la fonction d’onde, et avait imaginé cette expérience de pensée pour ridiculiser ou du moins montrer l’absurdité de ce qui se passerait dans le monde quantique. Donc le chat serait dans une superposition d’état mort/vivant, alors que tout le monde sait que le chat est soit mort soit vivant.

Bon après la superposition d’état est plus subtile que ça, par exemple il y a une fonction d’onde qui décrit la probabilité de présence d’un électron. L’électron se trouve délocalisé. Il peut passer par plusieurs trous. En fait, il faut complètement abandonner la notion de trajectoire dans le monde quantique.

Alors est-ce que l'interprétation de la mécanique dite orthodoxe ou de Copenhague a raison ? Je vous le raconterai peut-être avec l'histoire du paradoxe EPR.
 #37894  par Tutiou
 
Je ne connais pas la mécanique orthodoxe, mais j'ai déjà lu à propos du paradoxe EPR.

Pour aborder le sujet, j'ai de vagues souvenirs du paradoxe EPR. N'est-ce pas dans celui-ci qu'est aborder la notion d'intrication quantique ?

Je me rappelle que cette période est plutôt tendue entre l'école de Copenhague et le groupe dans lequel appartenaient Einstein et Schrödinger, qu'il y a eu plein d'expériences de pensée pour falsifier les différentes interprétations...
 #37896  par oumfariss
 
Merci pour vos réponses. Et pardonner moi car vraiment je ne connaît rien à la physique mais ce sujet M. I'intéressé particulièrement .
donc si j.ai bien compris les physiciens ne pauvant pas déterminer l'état d'une particule à l.état quatique alors ils supposent que cette particule peut être dans plusieurs etats;mais sa ne veut pas dire que cete particule est dans ces états au même temps.Et l'orque on observe cete particule alors elle se manifeste sous un état qui n.est pas forcément le vrai car le fait de l.observer perturbé son veritable état. Vous pauvez me confirmer svp.
 #37897  par Tutiou
 
Les physiciens utilisent des probabilités pour déterminer dans quel ou quel état une particule peut être. C'est ce qu'on appelle la fonction d'onde, je crois, sur quoi bongo a développé.

Il y a tant ou tant de chance qu'une particule soit dans cet état, et il y en a tant ou tant qu'il soit dans cet autre, etc.

Si l'on observe une particule, la décohérence intervient et perturbe l'état de la particule. Ainsi, l'état se fixe dès qu'on la regarde, dès qu'on la mesure. On peut prendre l'exemple où un électron peut être à plusieurs endroits à la fois. Mais si on le regarde, on ne le verra pas dans plusieurs endroits, mais dans un seul, comme si notre observation déterminait un état.

D'où la présence de la boîte dans l'expérience du chat.