Interférences quantiques

[ArcyKen]

Bonjour,

pouvez-vous m'expliquer pourquoi les interférences se font toujours (enfin dans les schémas qu'on voit) avec une seule source scindée en deux ?

Je veux dire : que se passerait-il si on utilise deux sources (de même longueur d'onde) visant le même écran bien sûr ?

J'explicite : deux sources d'électrons, chacune utilisant sa fente pour le passage des électrons. A l'arrivée, voit-on des interférences sur l'écran, et pourquoi ?

Merci d'avance

[Thwarn]

Ca en serait pas possible car les sources ne seraient pas coherente (les fonctions d'onde n'aurait pas la meme phase en moyenne) et donc les interference disparaitrait.
Ca donnerait la meme chose avec deux sources laser independantes.

[mach3]

Ca en serait pas possible car les sources ne seraient pas coherente (les fonctions d'onde n'aurait pas la meme phase en moyenne) et donc les interference disparaitrait.

je vois pas pourquoi ça ne ferait pas d'interférences... les ondes s'additionnent quelque soit la source ou la fréquence, du moment que ce sont des ondes du même type (photonique, électronique, etc), si elles s'additionnent alors elles interfèrent, car il y aura toujours des point de l'espace ou une crête annulera un creux. Après c'est sur que la figure d'interférence va devenir compliquée voire indiscernable, mais ça interfèrera.

m@ch3

[ArcyKen]

Merci de vous intéresser à ma question. je joins un dessin pour bien préciser les conditions de l'expérience.

Arcy

[mariposa]

Bonjour,

Je vais une petite synthèse de ce qu'ont dit mach3 et Thwarn en distinguant la théorie et la pratique.

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En théorie et à priori la réponse est oui. La condition à respecter est cohérence respective des 2 sources ce qui veut dire que la différence de phase entre les 2 sources doivent être constantes.

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En pratique on divise un faisceau entre 2 sous-sources ou on élargit le faisceau pour arroser à la fois les 2 fentes.

S'il y a des fluctuations de phase (ou même des sauts de phases) la différence de phase entre les sources secondaires restent constantes ce qui remédie à un certain manque d'idéalité de la source.

L'expérience que tu cites à déjà été réalisé par des lasers indépendants ce qui doit nécessiter une grande stabilité des sources:

Il faut que les dérives respectives en fréquence soient suffisamment faible pendant le temps de mesure des interférences donc:

Delta.w. T = 1

Ce qui veut dire que si la dérive est de 1 Hertz on a T = 1 seconde pour faire une mesure.

En plus pour qu'existe une phase définie (état cohérent) il faut que l'intensité des lasers soient suffisantes.

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Pour les électrons je doute que l'expérience ait été faites. Il faudrait probablement que les électrons soient fortement monocinétiques (au minimun).

En plus comme pour les lasers indépendants il faut qu'il y ait une certaine intensité pour que la phase soit définie.

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Ce qui amène une nouvelle question:

Un faisceau d'électrons monocinétique peut-il avoir une phase étant donné qu'il s'agit de fermions et non de bosons?

Sur cette question il y a une vrai difficulté:

Un système de boson idéal est cohérent même à distance infinie. Cela résulte de la possibilité de mettre tous les bosons dans le même état quantique.

A contrario un système idéal d'électrons est incohérent à distance infinie (en effet il est impossible de mettre 2 électrons dans le même état quantique).

Par contre il y a de la cohérence sur des distances finies, d'où la difficulté de conclure sur la réalisation d'interférences de 2 faisceaux d'électrons indépendants.

[Thwarn]

je vois pas pourquoi ça ne ferait pas d'interférences... les ondes s'additionnent quelque soit la source ou la fréquence, du moment que ce sont des ondes du même type (photonique, électronique, etc), si elles s'additionnent alors elles interfèrent, car il y aura toujours des point de l'espace ou une crête annulera un creux. Après c'est sur que la figure d'interférence va devenir compliquée voire indiscernable, mais ça interfèrera.

m@ch3

Si la phase de tes emmeteurs est tres stable, alors la difference de phase des electrons, photons, etc sera toujours la meme et il y aura interference. Mais en realité, la phase de chaque emmeteur va fluctuer de maniere independante et donc en moyenne il n'y aura pas d'interference (il y en aura sur le temps ou la phase est stable avant de fluctuer, ce qui est tres tres court et donc non visible pour ton detecteur).

[mariposa]

Si la phase de tes emmeteurs est tres stable, alors la difference de phase des electrons, photons, etc sera toujours la meme et il y aura interference. Mais en realité, la phase de chaque emmeteur va fluctuer de maniere independante et donc en moyenne il n'y aura pas d'interference (il y en aura sur le temps ou la phase est stable avant de fluctuer, ce qui est tres tres court et donc non visible pour ton detecteur).

Bonjour,

Il te manque une notion importante: Quelle est la phase ( si elle existe) d'un faisceau d'électrons?

Voir mon post précédent.

[Astérion]

Bonjour,

Bonjour,

Il te manque une notion importante: Quelle est la phase ( si elle existe) d'un faisceau d'électrons?

Voir mon post précédent.

Je crois comprendre ta remarque, cependant, il y a quelquechose qui me turlupine...

en effet, il existe des expériences "interférométriques" justifiant l'existence d'une phase (justifier n'est pas le bon mot, mais j'ai rien trouvé d'autre):
Les expériences de mesure de conductance d'un gaz 2 D d'électrons:
.localisation faible (exprérience sous champ).
.oscillation Arahonov-Bohm (en h/e)


A plus

[mariposa]

Bonjour,


Je crois comprendre ta remarque, cependant, il y a quelquechose qui me turlupine..

en effet, il existe des expériences "interférométriques" justifiant l'existence d'une phase (justifier n'est pas le bon mot, mais j'ai rien trouvé d'autre):
Les expériences de mesure de conductance d'un gaz 2 D d'électrons:
.localisation faible (exprérience sous champ).
.oscillation Arahonov-Bohm (en h/e)

C'est tout à fait çà. A l'échelle mésoscopique on doit avoir des effets d'interférences car la cohérence pour un système de Fermions est seulement perdue à longue portée.

Toutefois il faut bien faire la différence entre:

A- Un faisceau unique d'électrons qui diffractent comme en Leed, ce qui ne pose pas de problèmes. Dans ce cas on peut dire (d'une manière imagée) que tout électron interfère avec lui-même.

B- 2 sources indépendantes d'électrons (analogue de 2 lasers indépendants) pour lesquelles on ne peut pas dire qu'un électron interfère avec lui-même. Il y a là un problème théorique qu'il faut bien écrire proprement. Et là je n'ai pas les idées claires.

[Astérion]

C'est tout à fait çà. A l'échelle mésoscopique on doit avoir des effets d'interférences car la cohérence pour un système de Fermions est seulement perdue à longue portée.

Toutefois il faut bien faire la différence entre:

A- Un faisceau unique d'électrons qui diffractent comme en Leed, ce qui ne pose pas de problèmes. Dans ce cas on peut dire (d'une manière imagée) que tout électron interfère avec lui-même.

B- 2 sources indépendantes d'électrons (analogue de 2 lasers indépendants) pour lesquelles on ne peut pas dire qu'un électron interfère avec lui-même. Il y a là un problème théorique qu'il faut bien écrire proprement. Et là je n'ai pas les idées claires.

Je suis toujours intrigué par ce que tu dis:
en effet, théoriquement on peut générer des états cohérents fermioniques.
Egalement, dans les fils quantiques ou dans le régime de l'effet hall quantique entier (et à fort champ), on peut générer des excitations cohérentes...

[Astérion]

Re,

en plus:

Un système de boson idéal est cohérent même à distance infinie. Cela résulte de la possibilité de mettre tous les bosons dans le même état quantique.

A contrario un système idéal d'électrons est incohérent à distance infinie (en effet il est impossible de mettre 2 électrons dans le même état quantique).

Un état cohérent, est un état avec une phase bien déterminé mais avec un nombre d'éléments fluctuant....
Un état cohérent de bosons nous dit qu'il y a un nombre moyen de bosons dans un état...mais pas tous les bosons dans le même état (si je ne me trompe pas).


A plus

[mariposa]

Je suis toujours intrigué par ce que tu dis:
en effet, théoriquement on peut générer des états cohérents fermioniques.
Egalement, dans les fils quantiques ou dans le régime de l'effet hall quantique entier (et à fort champ), on peut générer des excitations cohérentes...

Le sens de ma remarque (qui est également mon interrogation) est:

Est-ce possible de faire 2 faisceaux d'électrons indépendants mutuellement cohérents? (l'équivalent de faire interférer 2 faisceaux issus de 2 lasers).

[mariposa]

Un état cohérent, est un état avec une phase bien déterminé mais avec un nombre d'éléments fluctuant....

Disons un état ou les fluctuations de phase et les fluctuations du nombre de particules sont faibles et contraint par une inégalité d'Heisenberg.

Un état cohérent de bosons nous dit qu'il y a un nombre moyen de bosons dans un état...mais pas tous les bosons dans le même état (si je ne me trompe pas).

Absolument;

[ArcyKen]

On est en plein dans le coeur de ma question. Comme le dit mach3, les ondes interfèrent, même s'il doit y avoir des problèmes de réalisation pratique.

Mais les électrons vus en tant que particules n'ont plus (comme dans l'expérience habituelle), le "choix" entre un chemin et un autre. Pour ces particules, on a deux expériences complètement distinctes et indépendantes et on observera sur l'écran une simple superposition des impacts des électrons.

Donc le mystère reste...

Arcy

[mariposa]

On est en plein dans le coeur de ma question. Comme le dit mach3, les ondes interfèrent, même s'il doit y avoir des problèmes de réalisation pratique.

Pour que des ondes interférent il y a des conditions de cohérence a respecter.

Mais les électrons vus en tant que particules n'ont plus (comme dans l'expérience habituelle), le "choix" entre un chemin et un autre. Pour ces particules, on a deux expériences complètement distinctes et indépendantes et on observera sur l'écran une simple superposition des impacts des électrons.

Attention: Dans une expérience habituelle (trous d'Young) un électron ne choisit pas un trou ou l'autre. Il passe par les 2 à la fois.!!!

Par contre la question très pertinente que tu as posé laisse une possibilité que les électrons interfèrent, mais il y a des questions théoriques à expliciter (indépendamment des difficultés de réalisation pratique).