Bonjour,
On parle de fluctuations quantiques dans les domaines du très petit, mais à partir de quelle échelle ? Inférieur à l’atome ? à son noyau ? , à l’électron ? … inférieur à l’échelle de Planck ?
Merci pour vos compléments d’informations.
PS : j’ai un peu cherché sur internet, mais pas trouvé.
Bonjour,
Tout dépend de la précision des mesures en fait car les fluctuations quantiques existent à tous les niveaux.
Mais il est vrai qu'elles n'ont (en général) d'importance que dans le domaine microscopique (typiquement à l'échelle des atomes et des molécules).
Prenons un exemple :
- si tu essaies de localiser avec précision un électron autour d'un atome, tu vas soit l'éjecter de l'atome (!) soit il va très rapidement à nouveau "s'étaler" autour de l'atome
- Par contre il n'y a pas de problème pour localiser une impulsion électrique dans un circuit dont les fils sont constitués de millions d'atomes en longueur (pour des circuits intégrés, pour un fil électrique il faut compter en milliards de milliards d'atomes).
Tu peux trouver beaucoup plus d'informations, notamment à travers Wikipedia, si tu cherches les "relations d'incertitude de Heisenberg".
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Je crois me souvenir qu'il y a eu des expériences sur la dualité onde/particule sur des molécules de fullerène (60 atomes).
Merci pour ces précisions,
Et les fluctuations quantiques du vide, elles sont sensées se passer dans un espace de combien ?
Peut-être que cette question n’a pas de sens.
Oui, effectivement: expérience du type "fentes de Young", (ici pas en fentes doubles, mais multiples, je crois). On obtient encore des raies d'interférence avec des molécules de fullerène (1 soixantaine d'atomes de carbone) sous des conditions de vide poussé et à température proche de 0K. Où se situe la frontière du quantique, si elle existe?
Ce qui serait intéressant, c'est de répéter l'expérience des fentes de Young avec des polymères de taille croissante (style chlorophylle, je ne sais pas si c'est réalisable) et de voir à partir de quelle "taille" (et autres paramètres), il n'est plus possible d'observer de franges d'interférences et surtout à partir de quelles conditions expérimentales (quantitativement).
Maintenant, je crois qu'avec les atomes de Rydberg (typiquement le rubidium 85), dans les expériences de couplages avec des photons en cavité, on est déjà pratiquement à la "frontière" classique/quantique.
Assez complexe à décortiquer pour savoir où est la frontière, en fonction des conditions expérimentales, car le but est "d'isoler" les éléments des influences (perturbations) externes.
On comprend aisément qu'il est plus difficile d'isoler des éléments "complexes" comme le rubidium (isolement proche du 0 K) que des éléments plus simples (les protéger de la "décohérence").
C'est tout l'enjeu des recherches en informatique quantique.
Je crois qu'il y a des recherches effectuées du côté de la chlorophylle (137 atomes pour celle du type a ) en matière de protection contre la décohérence a fin d'exploitation des Qbits.Envoyé par Smithfr
Salut,
C'est le "combien" (combien de quoi ?) que je ne suis pas sûr de comprendre.Et les fluctuations quantiques du vide, elles sont sensées se passer dans un espace de combien ?
Peut-être que cette question n’a pas de sens.
Si tu parles de la taille alors il n'y a a priori pas de limite.
Même sur de grandes distances il existe des fluctuations quantiques. Par exemple, un champ électrostatique entre charges espacées de plusieurs centaines de mètres (pensons à la charge portée par les nuages et qui provoque la foudre) et décrit en théorie quantique des champs par l'échange de "particules virtuelles" (des photons). Ce ne sont autre que des fluctuations quantiques à la différence près qu'il ne s'agit pas de fluctuations "vide - vide" mais entre particules chargées. Mais c'est le même genre et il doit exister des fluctuations du vide très "grandes" (bien que de très faible énergie, c'est assez difficile à vérifier, difficile de faire une expérience de Casimir avec des plaques espacées de 100 m. Mais il n'y a aucun élément théorique ou expérimental qui indiquerait que c'est faux).
Inversement, il y a des fluctuations d'énergie arbitraire pour des tailles arbitrairement petites.... en théorie. Là il faut relativiser (sans jeu de mots) car il y a des problèmes avec la relativité générale. En dessous d'une certaine taille on ne sait pas trop ce qui se passe vraiment (typiquement de l'ordre de la longueur de Planck) mais pour les expériences pratiquées on en est loin, très très très loin (malgré quelques expériences en cours espérant détecter la "granularité" à l'échelle de Planck, pour certaines je suis franchement dubitatif).
Lorsque l'on atteint cette échelle minuscule, l'énergie typique des fluctuations devrait créer... des trous noirs !!!! Comme il y a une infinité de fluctuations en tout point et à tout instant, l'espace devrait être entièrement remplit de trous noirs. Ce n'est clairement pas le casIl y a donc un problème. Ce n'est pas pour rien que marier relativité générale et physique quantique est difficile, c'est non seulement hors de portée de l'expérience, ce qui empêche de tester les différentes hypothèses, mais c'est aussi théoriquement extrêmement ardu (gravité quantique à boucles, théorie des cordes, géométries non commutatives, supergravité, twisteurs, triangulations causales dynamiques, etc.... Ce n'est pas les théories qui manquent).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Il y a aussi le condensat bose-Einstein qui interfère, mais je ne sais pas avec combien d'atomes les expériences ont été menées.
Merci Deedee81,
Effectivement les fluctuations quantiques peuvent s’exercer à des échelles bien plus grandes.
A se demander si « Tout » n’est pas régit par des fluctuations quantiques. Que se soit les aimants (j’en avais déjà parlé), qui accumulent beaucoup d’énergie dans… heu… dans… des fluctuations quantiques… !!??
De même pour des contraintes mécaniques, si je comprime un ressort, ou est stocké cette énergie ? si je zoom sur les molécules et les atomes du ressort, elle est stockée ou l’énergie que j’exerce sur le ressort ? on retombe encore dans le domaine du quantique.
Il y a eu Newton, puis Einstein qui a affiné, il est clair qu’il manque une théorie du tout. Et c’est probablement en comprenant le tout petit que l’on expliquera l’univers et la gravitation.
J’espère ne pas avoir trop dit de con.eri.s .
Oh non, pas du tout (même si je n'ai pas compris pour les aimants mais ce à quoi tu fais référence je ne m'en rappelle pas ou je n'avais pas suivi, mais ce n'est pas grave).
Tu as tout à fait raison.
D'ailleurs, en pratique on part souvent du classique pour arriver au quantique (méthodes de quantification et touti quanti, enfin, quand c'est possible bien sûr).
Mais en réalité, c'est l'inverse : pour ce que nous en savons, le monde est 100% quantique, et l'aspect classique que nous observons n'en est qu'une approximation
Le passage de l'un à l'autre n'est pas trivial d'ailleurs :
- un tiers de principe de correspondance (hbar posé = 0 donne les résultats classiques)
- un tiers d'effet statistique (et de l'équivalent de l'optique géométrique)
- un tiers de décohérence
- un soupçon d'interprétation
Un gâteau a la recette compliquée qu'on a mis longtemps a écrire (et il reste quelques lacunes, notamment dans la décohérence où les calculs "réalistes" sont souvent très difficiles).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Je repose donc mon interrogation avec les aimants, n’ayant pas eu à l’époque une réponse satisfaisante. De plus, on est peut être pile poils dans les fluctuations quantiques, énergie du vide ou autre phénomène quantique.
Alors voila, j’ai un gros aimant (200g par ex) dans chaque main et j’essaye de les coller (ils sont ++ ou --). Les deux aimants se répulsent l’un l’autre, et il me faut dépenser une énergie musculaire considérable pour les positionner à 1 mm l’un de l’autre (par exemple).
Je stabilise cette position, ou va donc se stoker l’énergie musculaire que mes bras émettent ? je parle ici de plusieurs kg de pression, quand même ! on est loin de la pression de l’effet casimir.
Mais quel est donc ce tour de magie, on peut même insérer entre les deux aimants une plaque de matière, sans qu’il n’y ai aucune influence sur les effets émis. Et même mieux, le milieu dans lequel on fait l’expérience n’interfère pas, air – eau – vide …
Ou va donc se stoker ces kg de pressions (répulsion des aimants), à travers même un milieu inexistant (vide) ? ça sent à plein nez le quantique,
Ca fait longtemps que les aimants me fascinent, peut-être aurais-je quelques pistes cette fois ci.
Merci,
PS : ne me répondez pas que c’est du à l’électromagnétisme,
C'est de l'électromagnétisme. On ne peut pas te répondre autre chose, vu que ce n'est que ça.
De même que si tu juche en haut d'une chaise, l'énergie que tu as acquise c'est de la gravité.
La force que tu exerce avec des bras pour maintenir les deux aimants proches les place dans un gradient de potentiel élevé. Un gradient de potentiel c'st ce qu'on appel une force en physique et vice versa. Dire que ce potentiel est élevé implique que cette force va pouvoir travailler fortement car elle est élevée, c'est à dire s'exercer avec une grande intensité sur cette charge pour augmenter fortement la vitesse de la masse liée à cette charge, de même qu'en montant sur une chaise tu vas permettre à la force de gravité de travailler pendant la durée de ta chute et augmenter ta vitesse, et d'autant plus fortement que le champs de gravité et ta masse le sont.
L'énergie ici n'est pas une substance qui s'accumule comme des pièces d'or dans un coffre. Elle n'est pas située en un endroit, et ne présente pas d'accumulation. Elle résulte de la configuration des corps dans un gradient de potentiel. L'énergie est complètement dans cette configuration, elle est complètement déterminée par la nature de la force, de la charge et la distance que cette charge peut parcourir.
Dernière modification par Gilgamesh ; 05/10/2013 à 00h49.
Parcours Etranges
Il me semble pourtant que le diablotin comprimé dans sa boite est plus "lourd" que lorsqu'il n'est pas comprimé, de la même façon qu'un fer à repasser chaud pèse plus lourd que lorsqu'il est froid, non ?
Bonjour,Bonjour,
On parle de fluctuations quantiques dans les domaines du très petit, mais à partir de quelle échelle ? Inférieur à l’atome ? à son noyau ? , à l’électron ? … inférieur à l’échelle de Planck ?
Merci pour vos compléments d’informations.
PS : j’ai un peu cherché sur internet, mais pas trouvé.
Je prends ce fil en cours de route et à sa racine.
les fluctuations quantiques ne sont pas un problème d'échelle, elles existent à toutes échelles.
Quand il n y a rien dans l'espace alors en termes de MQ on est dans l'état fondamental c'est ce que l'on appelle le vide quantique qui vaut 1/2.h.w pour le mode de fréquence w.
Cet état est sujet a des fluctuations réelles du champ électromagnétiques et non du vide comme souvent écrit.
Ces fluctuations réelles sont responsables de la durée de vie de l'émission spontanée des atomes, molécules etc.. Cette émission est provoquée par les fluctuations du champ électromagnétique et donc elles n'ont rien de spontanées.
Si tu mets un atome dans une cavité a 2 niveaux tel que E2-E1 = h.w alors il y aura émission spontanée. Si pour cette cavité la fréquence w n'existe pas alors il n y aura pas émission spontanée. Autrement dit on peut bloquer les effets des fluctuations électromagnétiques a petite échelle, mais par contre il est impossible de bloquer ces fluctuations a grande échelle.
Oui, la formulation générale n'est pas très heureuse. La densité d'énergie n'est pas constante partout en effet et y'a plus d'énergie ici que là. Par ailleurs --et c'est pour ça que j'avais précisé "ici" l'énergie n'est pas, etc-- la masse est une forme d'énergie et forme bien une accumulation localisée d'énergie.Il me semble pourtant que le diablotin comprimé dans sa boite est plus "lourd" que lorsqu'il n'est pas comprimé, de la même façon qu'un fer à repasser chaud pèse plus lourd que lorsqu'il est froid, non ?
Toutefois il faut retenir le fond du propos : la notion d'énergie qui est à l'oeuvre dans le cas de l'aimant est liée à une configuration de charges vis à vis d'un champs, ce qu'on appelle un potentiel.
Parcours Etranges
Dans le principe, je comprends bien l’exemple de monter sur une chaise, mais j’ai du mal à l’associer aux aimants. On a quand-même un élément supplémentaire, qui est la masse de la terre permettant d’accumuler de l’énergie potentiel (quelque part, il y a un « réservoir » d’énergie).
Mes aimants, ils ne dépendent de rien, ils sont en autarcie absolue.
Je crois comprendre que ce n’est pas de l’énergie qui s’accumule, mon interrogation porte sur ces vecteurs de forces qui repoussent les deux aimants. Autant je peux dire, que la force exercée par mes bras provient de la contraction de mes muscles, que je cherche toujours le phénomène physique qui pousse les aimants vers l’extérieur.
Je souhaite une explication plus en amont, ils sont ou les muscles des champs, bref, cela revient peut-être à expliquer physiquement l’électromagnétisme, ce qui ne veut rien dire.
Je viens de voir l’intervention de mariposa, j’ai compris que les fluctuations quantiques sont intimement liées aux fluctuations des champs électromagnétiques. Les forces répulsives des deux aimants sont-elles liées à des fluctuations quantiques ?
Salut,
J'essaye un parallèle :
-Un gros aimant engendre un champ magnétique E (E varie avec la distance en 1/r²)
Suivant la position d'un petit aimant par rapport au gros une force va le faire accélérer vers le gros F=qE (q est la charge du petit aimant)
Si ta main repousse le petit aimant pour qu'il ne s'approche pas du gros alors c'est que tu lui applique une force -F constante (r et q constantes)
-Un gros objet engendre un champ gravitationnel g (g varie avec la distance en 1/r²)
Suivant la position d'un petit objet par rapport au gros une force va le faire accélérer vers le gros F=mg (m est la masse du petit objet)
Si ta main repousse le petit objet pour qu'il ne s'approche pas du gros alors c'est que tu lui applique une force -F constante (r et m constantes)
NB : Merci au lien de Gilga sur la RG
Dernière modification par Mailou75 ; 05/10/2013 à 13h46.
Trollus vulgaris
Bonjour,
Les fluctuations quantiques est un phénomène quantique. La répulsion de 2 aimants est un phénomène de physique classique (on peut donc ignorer la MQ).
Deux charges positives se repoussent en engendrant un champ électrique.
De la même façon 2 courant électriques circulant dans des fils parallèles se repoussent en engendrant un champ magnétique perpendiculaires aux fils électriques.
Dans un aimant chaque atome se comporte une boucle de courant engendrant un petit champ magnétique et les petits champs magnétiques de chaque atome s'ajoutent pour faire un champ magnétique macroscopique. ce qui veut dire que la répulsion de 2 aimants est du en dernier a la répulsion des boucles de courants atomiques (médiatisées par le champ magnétique).
Merci pour cette confirmation.
Non.
Tant que tu te représenteras l'énergie comme cela, tu te condamne à ne rien comprendre.
IL faut le voir comme ça :
1/ J'ai un champs crée par une grosse charge dans l'espace.
2/ Si je place une autre charge dans cet espace, je vais pouvoir récupérer une énergie par unité de charge de l'ordre de la valeur du champ x la distance à parcourir.
C'est pour ça qu'on parle de potentiel : cette énergie est conditionnée au fait que je dispose d'une charge à placer à une certaine distance dans cet espace.
Si je prend l'exemple de toi sur la chaise :
1/ le potentiel existe quoi que tu fasse : le champ terrestre ne dépend pas du fait que les gens se tiennent en hauteur ou pas
2/ mais il ne se traduit en énergie potentielle que dès lors que tu t'éloignes du plancher, qui est ici ton zéro de potentiel (tu pourrais prendre le centre de la Terre pour avoir le potentiel maximal : note ici que l'énergie se détermine à une constante près).
Retiens ceci : c'est le système formé par [la Terre + toi sur ta chaise] qui a une énergie. Ni la Terre toute seul, ni toi tout seul. C'est la configuration et elle seule qui a un sens énergétique.
Dernière modification par Gilgamesh ; 05/10/2013 à 18h32.
Parcours Etranges
Arghh ! j’ai du mal.
J’ai aucun problème avec le couple chaise/terre.
J’ai plus de mal avec les aimants.
Donc, si j’ai bien compris (pas sûr), quand je pousse mes deux aimants l’un vers l’autre, il n’a pas d’accumulation d’énergie dans les aimants, mais une augmentation de potentiel.
Je suis dans un couloire étroit, et du plat des deux mains (les bras en croix) je pousse sur les deux parois du couloire. J’arrive bien à me visualiser les deux forces, car chacune d’elle à un point d’appui en passant par mon corps. Une force à besoin d’un point d’appui, et c’est cela que je ne comprends pas dans les deux aimants, car absence de point d’appui, quoique si, il doit y en avoir un, mais pas matériel.
Une augmentation de l'énergie potentielle.Arghh ! j’ai du mal.
J’ai aucun problème avec le couple chaise/terre.
J’ai plus de mal avec les aimants.
Donc, si j’ai bien compris (pas sûr), quand je pousse mes deux aimants l’un vers l’autre, il n’a pas d’accumulation d’énergie dans les aimants, mais une augmentation de potentiel.
Le potentiel il est toujours là, définit en chaque point de l'espace, que tu y places un aimant ou pas.
Energie = charge x potentiel
Le point d'appui se répartit dans la masse, encore une fois comme pour la gravité. Sauf que pour la gravité c'est strictement vrai pour chaque élément de volume, alors que pour l'aimant, c'est conditionné au fait qu'il soit uniformément magnétisé. Le point d'appuis de la force, c'est chaque micro domaine magnétisé dans le volume de l'aimant. Autrement c'est exactement pareil que quand tu pousse avec les mains...Je suis dans un couloire étroit, et du plat des deux mains (les bras en croix) je pousse sur les deux parois du couloire. J’arrive bien à me visualiser les deux forces, car chacune d’elle à un point d’appui en passant par mon corps. Une force à besoin d’un point d’appui, et c’est cela que je ne comprends pas dans les deux aimants, car absence de point d’appui, quoique si, il doit y en avoir un, mais pas matériel.
Ensuite, si l'aimant n'est pas tenu, alors l'énergie potentielle que tu lui a fourni en le rapprochant va se transformer un énergie cinétique : l'aimant va être éjecté.
Dernière modification par Gilgamesh ; 05/10/2013 à 21h00.
Parcours Etranges
Je crois que je cherche un « pourquoi » à un phénomène physique, l’électromagnétisme en l’occurrence.
C’est un peu comme si je cherchais à comprendre pourquoi la gravitation nous attire.
Il y a même eu un jour, quelqu’un qui a posé ici la question : pourquoi c= 299 792 458 m/s …
Je crois que la réponse est : ben, c’est comme ça !
Déjà que je trouve méga bizarre d’envoyer une information (photon) d’un endroit à un autre sans support, mais transmettre une force d’un endroit à un autre, certe sur une distance plus petite, sans support, ça me dépasse.
Concernant la question initiale, un grand merci pour vos réponses, j’ai été très surprit que ça pouvait atteindre des grandes distances.
