Quand la physique heurte le sens commun
On s'est souvent ici intéressé au monde du grand ou de l'infiment grand, il en est un autre non moins passionnant : celui de la physique quantique. Là le bon sens se trouve confronté à des phénomènes surprenants. On en a pris trois exemples illustrés par des animations "artisanales". Le premier concerne le monde des quarks. Les quarks sont les constituants des nucléons (neutron et proton) et sont au nombre de trois pour chacun des nucléons. Une de leur particularité et de voir leur force de liaison s'accroître quand on essaie de les éloigner les uns des autres. Imaginez que plus vous tirez sur une corde plus celle-ci se renforce, c'est exactement ce qui se passe pour ces quarks. En savoir plus sur les quarks. En voici une animation "libre"...
Le second exemple a trait l'intrication. On sait que rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière. En cela il faut comprendre que si une particule a une vitesse inférieure à c, jamais celle-ci ne pourra la franchir. Une expérience menée par un physicien français, Alain Aspect, a pourtant démontré le contraire. Très grossièrement l'expérience consiste dans un premier temps à envoyer un paire de photons corrélés sur des détecteurs opposés. Dans un second temps, on polarise l'un deux. Ce qu'on constate alors c'est que l'autre photon inverse instantanément, lui aussi, sa polarité. On peut en lire un compte-rendu ici. Sur l'animation les traits verts représentent les détecteurs, les courbes rouges et bleues les photons, la ligne violette l'impulsion de polarisation du photon rouge.
Terminons avec la décohérence passerelle entre le monde quantique et le monde macroscospique. Tous les objets que nous voyons autour de nous font sens parce qu'ils sont stables dans le temps. Un verre reste un verre, un caillou un caillou. Pourtant plus on s'en rapproche plus des détails se révèlent. A un moment on ne pourra plus même dire si on est dans le verre ou le caillou tellement les ressemblances entre eux seront marquées. A ce niveau de la matière tout est brouillé, imprévisible. C'est pourtant parce que c'est imprévisible que notre monde macroscopique fait sens. Le réel sensible est en fait la sommation statistique de toutes ces instabilités. C'est pour cela qu'il est très difficile d'étudier l'infinement petit. En effet à un moment où un autre il faut bien approcher un objet macroscopique si on veut étudier une particule dans son état cohérent, ou s'il l'on veut surtout la maintenir suffisamment longtemps dans cet état, dans une sorte de cavité atomique par exemple. L'intérêt étant que l'on pourrait par ce moyen construire des ordinateurs infiniment plus rapides car les résultats de calculs ne passeraient plus par des opérations séquentielles mais simultanées. Lire l'article de futura-sciences. Sur l'animation on a représenté les particules "cohérentes" en bleu, puis on a fait apparaître une structure macroscopique qui vient les perturber.
Note : pour revoir les animations, il faut recharger la page (F5 avec Internet Explorer).