Diffraction de photon dans une fente.

[invitec913303f]

Bonsoir à tout le monde.
Une question que je me pose depuis déjà quelque temps. Imaginons que je réalise une expérience de sorte à ce que ma source émette qu'un seul photon. Maintenant je place une fente de sorte à observer une diffraction. Que vas t'il se passer? Que vas devenir mon photon, ou vas t'il aller puisque nous avons qu'un seul quantum.
La question que je me pose est la suivante, si mon photon est diffracté comme dans le cas de plusieurs photon ou j'observe que mon faisceau est plus large est donc moins intense, donc je peut admettre que la concentration de photon est moins importante, mais pour le cas d'un seul photon, comment les choses se passent?

Merci encore.
Flo
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[inviteca4b3353]

Salut,

Ton photon va se matérialiser localement en un seul point de ton écran. C'est tout ce que tu observeras un "clic" (à la Feynman) ponctuel et lumineux sur l'écran. Tu remarqueras par contre qu'en envoyant une grande succession de photons un par un, l'ensemble des points lumineux se repartiront selon la fameuse figure d'interférence.

@plus

[zoup1]

On peut dire que c'est la fonction d'onde du photon qui est diffractée. C'est à dire le truc qui indique la probabilité de présence du photon qui est diffracté.

[invitec913303f]

Ah, super, merci beaucoup pour vos réponces. Donc si je comprend bien, il n'y aura qu'un point, mais sa trajectoire sera dévié? Cela est t'il corecte? Je prèfere poser la question avant d'en posé d'autre pour étre sur.
Merci encore.
Amicalement
flo

[A voir en vidéo sur Futura]

[zoup1]

Dans ce cas précis, je pense qu'il est diffcile de parler de trajectoire dans la mesure où la position du photon n'est jamais déterminé. La seule chose qui soit déterminé c'est la fonction d'onde qui indique la probabilité de présence d'être en un point de l'espace à un instant précis.

[inviteca4b3353]

Salut,

Disons plutôt qu'il n'y a pas qu'une trajectoire possible mais plusieurs

[zoup1]

Salut,

Disons plutôt qu'il n'y a pas qu'une trajectoire possible mais plusieurs

Ben en fait... je suis pas sur que ce soit mieux...
Dire qu'il existe plusieurs trajectoire laisse entendre que le photon est localisé...

[invitea3fc981a]

Vi, je suis assez de l'avis de zoup1... Il ne faut pas voir le photon comme une particule ponctuelle qui se situe à un endroit sur l'onde qui lui est associé, mais bien comme un objet purement quantique (donc impossible à se représenter, ce qui est paradoxal) défini par une fonction d'onde. Mais on peut faire l'analogie avec une onde : dans le cas où ce sont des ondes à la surface de l'eau qui sont diffractées, on ne dit pas qu'il existe plusieurs trajectoires...

En arrivant sur l'écran, le photon (ou quelle que soit la particule utilisée d'ailleurs) se retrouve obligé d'interagir avec quelque chose, or il ne peut être partout à la fois et se réduit donc à un point particulier pour interagir avec un atome de l'écran : c'est à ce moment qu'il y a réduction du paquet d'ondes.

[glevesque]

Salut Floris

Voici le résumer d'une discusion qui devrait t'intéresser grandement sur les mécanismes quantique de la réduction du paquet d'onde de forme sphérique en amplitude de probabalité. Suit bien les liens que je te fournie sur l'expérience de l'effet EPR d'Aspect.

Le sujet traité ressemble étrangement à ton exemple d'ailleur.

J'espère que cela te sera grandement favorable !

A++

[inviteca4b3353]

Ben en fait... je suis pas sur que ce soit mieux...
Dire qu'il existe plusieurs trajectoire laisse entendre que le photon est localisé...

Mais bien sûr qu'il est localisé, c'est une particule quantique certes mais une particule. Attention dire qu'il est localisé ne signifie en rien que l'on capable de donner sa position exacte. La seule chose à laquelle on a accèse est sa distribution de probabilité, ce que dans certains cas on appelle sa fonction d'onde, mais je n'aime pas bien cette outil, il rend les choses trop confuses. Je préfère nettement l'approche de Feynman.
Là où je ne suis pas d'accord c'est quand on dit que sous prétexte qu'il existe une fonction d'onde, la particule n'est pas localisée, c'est faux ! Ce qui est juste c'est qu'elle n'est pas localisable ! C'est différent, enfin pour moi.

KB

[chaverondier]

Là où je ne suis pas d'accord c'est quand on dit que sous prétexte qu'il existe une fonction d'onde, la particule n'est pas localisée, c'est faux ! Ce qui est juste c'est qu'elle n'est pas localisable ! C'est différent, enfin pour moi.

Ca c'est l'interprétation de Bohm publiée en 1953. Dans cette interprétation de la mécanique quantique, il y a une onde ET une particule ponctuelle qui se déplace guidée par un potentiel quantique très directement lié à la fonction d'onde [1].

Au départ, cette approche m'avait beaucoup plu.
* D'une part son caractère déterministe a permis de réfuter l'interprétation habituelle de no-go theorem tel que celui de Kochen et Specker auquel on avait fait dire qu'il interdisait les théories à variables cachées alors qu'il interdisait le cumul déterminisme+localité [2][3],
* d'autre part, elle semblait offrir l'avantage de donner une interprétation très naturelle de la dualité onde particule.

Après quelques discussions à ce sujet, ce que je reproche à l'interprétation Bohmienne de la MQ, c'est que le "sauvetage" de la vision classique d'une particule ponctuelle est artificiel quand on creuse la question. En effet, particule ponctuelle ou pas, elle est tenue de respecter le comportement typiquement quantique des particules quantiques indiscernables quand de telles particules sont concernées.

Allié au fait que l'on a pas besoin de l'interprétation Bohmienne pour envisager une interprétation déterministe de la MQ [4][5][6], voilà qui me semble lui faire perdre sa justification physique.

Bernard Chaverondier

[1]Sheldon Goldstein “Bohmian Mechanics” :
A deterministic formulation of quantum physics
providing a natural interpretation of wave-particle duality
http://www.math.rutgers.edu/~oldstein/index.html

[2]"Hidden Variables and Nonlocality in Quantum Mechanics" Douglas Hemmick http://www.intercom.net/~tarababe/DissertPage.html

[3]Kochen and Specker theorem
The more famous of these two theorems is Bell's theorem which states that, given a premise of locality, an HV model cannot match the statistical predictions of QM. The second important no-go theorem against HV theories is the theorem of Kochen and Specker (KS) which states that, given a premise of noncontextuality (to be explained presently) certain sets of QM observables cannot consistently be assigned values at all (even before the question of their statistical distributions arises).
http://plato.stanford.edu/entries/kochen-specker/

[4]The sub-quantum (deterministic) theory of Micho Durdevich, Universidad Nacional Autonoma de Mexico, “Physics Beyond the Limits of Uncertainty Relations”. A picture of physical reality which is based on individual physical systems, completely causal, and statistically compatible with quantum mechanics. http://www.matem.unam.mx/~micho/subq.html

[5]QUANTUM MECHANICS and DETERMINISM at the PLANCK SCALE
Gerard 't Hooft http://www.phys.uu.nl/~thooft/quantloss/tsld024.htm

[6]The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics
John G. Cramer Department of Physics University of Washington
http://mist.npl.washington.edu/ti/

[invitec913303f]

Ah, mes amis, merci vraiment beaucoup à vous tous, pour vos commentaires ainsi que les lien. Je comprend maintenant beaucoup de quoi il s'agit lorsque l'on parle de réduction du paquet d'ondes. J’avoue être très excité par ce sujet. Mais dites moi, si je comprends bien, un seul photon traversant une fente apparaîtra donc comme un point lumineux sur l'écran. Si je recommence l'expérience, mon photon de même énergie aparaitra t'il au même endroit ou ailleurs? Voila pour cette première question. Merci encore à tous, c'est vraiment une équipe très sympa que nous formons tout ici
Amicalement
Floris

[ClairEsprit]

Tu remarqueras par contre qu'en envoyant une grande succession de photons un par un, l'ensemble des points lumineux se repartiront selon la fameuse figure d'interférence.

Je pense qu'il s'agit d'un lapsus mais c'est important de ne pas confondre phénomène de diffraction et phénomène d'interférence, même si le dernier participe du premier. Floris a bien parlé de diffraction dans UNE fente. La phénomène de diffraction est modélisé en optique classique selon le principe d'Huyggens qui considère que chaque point atteint par la source lumineuse se comporte comme une source secondaire, le phénomène de diffraction résultant du phénomène d'interférence de toutes ces pseudosources entre elles.
En revanche, dans le cas de deux fentes on considère le phénomène d'interférences entre les deux sources ponctuelles que représentent les fentes, chacune émettant son pinceau de diffraction, pour expliquer la figure d'interférences (anneaux ou franges selon l'orientation de l'écran par rapport à la source)

[inviteca4b3353]

Bonjour,

Ce que je voulais dire est que les particules sont localisés dans le sens où elles se matérialisent dans une région localisée de l'espace-temps, "le détecteur fait toujours le même clic", mais en des endroits différents. Après ce qu'on appelle le comportement ondulatoire de la lumière n'est rien d'autre que le reflet des probabilités (des amplitudes de probabilité complexes pour être plus précis) de la théorie quantique, ce que Feynman a réécrit sous la forme d'une somme sur toutes les possibilités indiscernables. Si j'en crois tout cela, les particules n'ont en aucun cas un caractère élusif, cette onde est simplement une façon intuitive (et imagée) d'interpréter (ou de donner un sens à) un comportement fortement contre-intuitif gouverné par des probabilités.
Ce qu'a tenté de faire Bohm, et ce que font beaucoup d'autres encore, c'est de donner une explication plus profonde à l'existence de ces probabilités. Mais je pense que cela ne doit pas être évoqué ici, vu le niveau de cette discussion.

Pour conclure, je dirais qu'une façon pragmatique (et peu satisfaisante dans l'absolu) de voir les choses dans un premier temps est d'accepter l'existence de ces probabilités responsables de comportements de type "onde" mais les particules restent des corps localisés dans l'espace-temps.

@bientôt

KB

[inviteca4b3353]

Salut,

Je pense qu'il s'agit d'un lapsus mais c'est important de ne pas confondre phénomène de diffraction et phénomène d'interférence, même si le dernier participe du premier.

Il n'y a rien à confondre, la diffraction est un exemple d'interférence.
Ce que tu dis sur le principe de Huyggens est vrai si on considère que la lumière est une onde. Or, si fait l'expérience avec une source suffisament atténuée, on se rend compte que la lumière est corpusculaire, et que ces corpuscules ont un comportement de type "onde" est lié au caractère quantique (ie probabiliste) de ces corpuscules.

[inviteca4b3353]

Si je recommence l'expérience, mon photon de même énergie aparaitra t'il au même endroit ou ailleurs?

Les résultats d'impacts de chacun des photons ne sont pas corrélés, ton second impact sera a priori situé n'importe où de façon aléatoire, tout comme le premier. Après une succession d'un grand nombre d'impacts indépendants, l'ensemble de tes photons "dessineront" la distribution de probabilité quantique à laquelle ils sont soumis.

J'aurai bien une video à vous montrer mais je ne sais pas comment l'incorporer au message.

[invitea3fc981a]

Je comprends ton interprétation Karibou Blanc, mais pour moi quand on dit qu'une particule est "localisée" ça veut dire qu'elle se situe dans un endroit bien précis, bref qu'elle est ponctuelle. Quand on parle d'électrons délocalisés dans un composé, c'est justement que sa fonction d'onde n'est plus sur une orbitale, mais que justement elle s'est "évasée".

Pour toi, le fait qu'elle soit localisée est une sorte de propriété potentielle, c'est la possibilité qu'a la particule d'interagir à un endroit bien précis.

Je pense que c'est à cause du manque de clarté du vocabulaire utilisé que la physique quantique reste un peu mystérieuse et mal interprétée par le grand public et les étudiants (et peut-être même certains chercheurs ?). Au final ce vocabulaire importe peu si on sait à quoi on se réfère, mais dès qu'on veut échanger avec quelqu'un c'est une occasion de confusions incroyable...

[chaverondier]

Pour conclure, je dirais qu'une façon pragmatique (et peu satisfaisante dans l'absolu) de voir les choses dans un premier temps est d'accepter l'existence de ces probabilités responsables de comportements de type "onde" mais les particules restent des corps localisés dans l'espace-temps.

Attribuer une existence objective à la notion de particule ponctuelle localisée dans l’espace-temps pour pouvoir interpréter l'impact ponctuel d'un photon sur un écran détecteur comme celui d'une particule ponctuelle me semble incompatible avec le caractère profondément ondulatoire de la MQ.

On a besoin de l'interprétation ondulatoire pour expliquer le phénomène de diffraction de l'onde du photon qui passe à travers la fente. On a pas besoin d'une interprétation corpusculaire d'un photon impactant l'écran détecteur pour expliquer le caractère quasi-ponctuel de cette interaction. Il suffit d'admettre que le caractère ponctuel de l'absorption du photon par un atome de l'écran détecteur est une caractéristique intrinsèque de cette interaction entre l'onde du photon et celle de l'atome absorbeur.

On a pas besoin non plus d'une interprétation corpusculaire du photon pour expliquer l'attribution d'une quantité d'énergie déterminée aux photons puisque l'on observe le même type de quantification avec des phonons (qui sont bien des ondes).

Enfin, comme le signalait Chip récemment, même l'effet Compton signalé dans certains manuels comme la manifestation d'un caractère corpusculaire du photon bousculant un électron se modélise dans une approche ondulatoire ne nécessitant pas le recours à cette interprétation corpusculaire.

En outre, le contenu physique de la fonction d'onde ne se résume pas à la probabilité de présence que l'on peut lui associer. La multiplication de l'onde par sa complexe conjuguée (pour obtenir la densité de probabilité de présence du photon) gomme la phase qui permet de modéliser les effets d'interférence. Malgré son caractère mesurable (propriété que n'a pas directement la fonction d'onde en raison de l'invariance de phase) le contenu physique de la densité de probabilité de présence est donc appauvri par rapport à celui de la fonction d'onde.

Voilà un ensemble d'éléments qui me semblent tous plaider en faveur de l'élimination de l'idée que le photon aurait une position objective mais inconnue avant d'atteindre l'écran détecteur (hypothèse de type variable cachée) pour préférer l'attribution d'un caractère objectif à l'onde quantique étendue dans l'espace modélisant le photon.

Bernard Chaverondier

[invitec913303f]

Bonjour, merci encore a tous pour vos commentaires. Ainsi si je comprend bien, et j'en suis encore loin, c'est que lors de la réduction du paquet d'onde du photon donné, se répartie globalement sur des endroits privilégié, tels que je peut l'observer si je fait l'expérience avec plusieurs photon de même énergie. Je fais erreur?

- Mais comment, à chaque énergie correspond cette probabilité de présence?

- Si maintenant imaginons que j'ai plusieurs photons d’énergies différentes. Que ce passera t'il? Je déduit que j'observerai une probabilité de présente différente pour chaque photon n'est pas? Mais maintenant, si mon expérience est de tel sorte à ce que j'obtienne une rayonnement harmonique par transformé de Fourier, j'obtiendrait une nouvelle fresque n'es pas?

- Mais la question que je me pose, es que la réduction du paquet d'onde se fait instantanément ou un minimum de temps s'impose tels que la durée de la période?

Merci encore à vous tous, et je vous souhaite un excellent week and.
Bien chaleureusement.
Floris

[ClairEsprit]

Il n'y a rien à confondre, la diffraction est un exemple d'interférence.

C'est bien ce que j'avais indiqué. Le problème est que ton commentaire sur le fait qu'envoyer les photons un par un reconstituait la figure d'interférence n'était pas approprié, puisque Floris parlait de diffraction par une seule fente. Ce qu'il ne faut pas confondre c'est qu'une expérience avec une fente est une expérience mettant en évidence le phénomène de diffraction et une expérience avec deux un phénomène d'interférences. C'est un problème de vocabulaire qui n'est pas judicieusement choisi mais c'est comme ça que l'on nous l'enseigne, je n'y peux rien. Lorsque je disais qu'il ne fallait pas confondre, je ne disais pas que tu avais confondu. Mais ton commentaire laissait planer une ambiguité.

Ce que tu dis sur le principe de Huyggens est vrai si on considère que la lumière est une onde. Or, si fait l'expérience avec une source suffisament atténuée, on se rend compte que la lumière est corpusculaire, et que ces corpuscules ont un comportement de type "onde" est lié au caractère quantique (ie probabiliste) de ces corpuscules.

Non. Les photons ne SONT pas corpusculaires plus qu'ils ne SONT une onde. Tout ce que tu constates c'est qu'en envoyant les photons un par un tu reconstitues exactement ce que tu prédis par le principe de Huyggens dans le cas d'une seule fente et par les phénomènes d'interférence dans le cas de deux fentes.

[glevesque]

Salut

Tout est constitué d'onde, ou de champs d'onde de matière. Les particules ou la particularité corpusculaire des champs d'ondes, leurs viennent tout simplement de leurs interactions les uns avec les autres. Les particules sont approxivement localisables et sont définis par l'interaction des ondes de champs de matière-énergie, qui leurs donnes consistence. Ainsi le photon est la matérialisation lors d'une interaction avec une autre onde de champs de manière. La réduction du paquet d'onde résulte d'une interaction et elle prend alors la forme particulaire juste pendant cette interaction. Les particules de matière (électon, pronton/neutron etc...), sont décritent en MQ comme étant une certaine structure de paquet d'onde de matière qui est recourber ou centrer sur lui-même, c'est ce qui lui donne cette particularité de consistance particulaire ou corpusculaire. Ou quelque chose du genre !!!!

A++

[ClairEsprit]

Bon. Il semblerait que la confusion ait été entretenue plus par le collège professoral qui m'a enseigné la propagation que par tradition comme je le pensais, à moins que je n'aie rien compris ou mal noté. Je viens d'ouvrir un livre sur la propagation et dans le cadre d'une étude tout à fait générale, l'auteur présente le cas des fentes d'Young comme étant le cas particulier d'une étude des phénomènes de diffraction prenant en compte successivement les principes d'Huyggens-Fresnel, la formule de Kirchoff et sa simplification qui amène l'étude des phénomènes de diffraction dite de Frauenhofer ou de Fresnel selon la position relative de la source S et du points P dont on considère l'éclairement. Dans ce cadre, les fentes d'Young sont vues comme engendrant un phénomène de diffraction à l'infini, donc une diffraction dite de Frauenhofer (S et P très éloignés). Toutes mes excuses donc à Karibou Blanc.

[invite0bbfd30c]

(...) le caractère profondément ondulatoire de la MQ (...)

Vous insistez assez souvent dans vos messages sur le caractère ondulatoire des objets de la mécanique quantique. Je ne sais pas s'il faut attribuer une importance plus fondamentale à l'un ou à l'autre des deux aspects ondulatoire et corpusculaire des quanta. Si je me souviens bien, Feynman dans un de ses livres de vulgarisation (je crois que c'est "The strange theory of light and matter") abordait cette question en insistant, lui, sur le caractère fondamentalement corpusculaire des quanta...

[chaverondier]

Vous insistez assez souvent dans vos messages sur le caractère ondulatoire des objets de la mécanique quantique. Je ne sais pas s'il faut attribuer une importance plus fondamentale à l'un ou à l'autre des deux aspects ondulatoire et corpusculaire des quanta. Si je me souviens bien, Feynman dans un de ses livres de vulgarisation (je crois que c'est "The strange theory of light and matter") abordait cette question en insistant, lui, sur le caractère fondamentalement corpusculaire des quanta...

L'utilisation de l'analogie corpusculaire pour rendre compte des effets tels que la quantification de l'énergie des photons ou encore tels que le caractère localisé de son impact sur un écran détecteur me semble avoir l'inconvénient d'accréditer l'idée selon laquelle le photon serait une sorte de corpuscule ponctuel ayant une position inconnue mais objective entre le l'instant de son émission et celui de son absorption (comme dans l'interprétation Bohmienne qui toutefois intègre aussi la fonction d'onde en plus de l'hypothèse d'existence d'une particule ponctuelle).


L'image corpusculaire ne permet pas (à elle seule) de rendre compte des effets typiquement ondulatoires de diffraction et d'interférence. Au contraire, l'assimilation de la particule quantique à sa fonction d'onde lui permet de rendre compte (à elle seule) à la fois des effets ondulatoires et des effets qui évoquent un corpuscule classique localisé. Lors d’une manifestation ponctuelle du photon, la fonction d'onde est alors simplement plus localisée. Au lieu d'avoir une position assez étroite dans sa représentation en impulsion, elle occupe une position assez étroite dans sa représentation en position.


La dualité onde corpuscule du photon peut donc trouver sa place dans une interprétation prêtant un caractère objectif à sa seule fonction d'onde sans qu'il soit nécessaire de supposer un changement de nature de type onde-corpuscule selon les circonstances. Il s'agit en effet d'un simple changement de forme de l'onde et non d'un changement de nature.


Au contraire, cette dualité onde-particule ne peut pas trouver sa place dans une interprétation purement corpusculaire. La vision corpusculaire me semble donc devoir être considérée comme une réminiscence des débuts difficiles de la mécanique quantique où, induits en erreur par l’interprétation corpusculaire des particules quantiques, on était choqué de ne pouvoir attribuer à la fois une impulsion précise et une position localisée aux particules quantiques. C'est probablement la raison pour laquelle le principe de Heisenberg s'est vu attribuer le titre de principe d'incertitude (au lieu de principe d’indétermination) un peu comme si cette impossibilité d'attribuer simultanément une valeur précise à l'impulsion et à la position du photon était la marque d'un manque d'information sur l'impulsion et la position du photon.


En réalité, quand on considère deux variables conjuguées telles que le spin selon x et le spin selon y d'un électron par exemple, si l'on connaît le spin selon x de cet électron, dire que le spin selon y est inconnu est incorrect car cela laisse à penser que notre information sur le spin de l'électron est incomplète. Or ce n'est pas le cas. Si le spin de l'électron selon x est connu, alors on sait tout ce qu'il y a à savoir sur le spin de l'électron. Son spin selon y est alors indéterminé (et non inconnu).


Il y a bien une ignorance (associée à cette indétermination) mais ce n'est pas celle du spin selon y. Quand le spin selon x est connu, ce que l’on ignore c'est le spin selon y que l'on va obtenir si l'on en fait la mesure. Cette ignorance, c'est donc celle du résultat d'une mesure quantique du spin selon y et non celle du spin selon y puisqu’il n’existe pas encore (« unperformed experiments have no outcomes » a coutume de dire Asher Perez).

Bernard Chaverondier
PS : par contre, je ne sais pas très bien si l'on doit écarter la vision particule ponctuelle dans une interprétation du type de celle de John Cramer quand les particules quantiques d’interaction sont censées faire des allers retours dans le temps macroscopique ou encore du type de celle de Laurent Nottale quand les particules quantiques sont censées faire des zig zag géodésiques dans un espace-temps fractal.

[invitea29d1598]

La dualité onde corpuscule du photon peut donc trouver sa place dans une interprétation prêtant un caractère objectif à sa seule fonction d'onde

à la fonction d'onde, mais pas à l'onde elle-même... dès qu'on a plus d'une particule, c'est très différent... l'onde n'étant pas située dans l'espace euclidien usuel, elle est tout aussi incomplète que la particule.

[chaverondier]

Dès qu'on a plus d'une particule, l'onde n'étant pas située dans l'espace euclidien usuel, elle est tout aussi incomplète que la particule.

C'est d'ailleurs un point qui me semble suggérer d'interpréter notre espace-temps à 4 dimensions (voir 10 ou 11) comme une sorte d'approximation de nature thermodynamique statistique un peu comme l'est la représentation d'un gaz dans son espace de phase à une particule (à 6 dimensions au lieu des 6N nécessaires pour une modélisation unitaire, déterministe et réversible d'un gaz monoatomique contenant N atomes). Si le temps que nous percevons à notre échelle et le principe de causalité doivent être interprétés comme des approximations de nature thermodynamique statistique, voilà qui rend moins choquant la violation du principe de causalité proposée dans l'approche de John Cramer (sauf que je ne vois toujours pas comment rendre compte de la violation de symétrie T par la désintégration du Kaon neutre dans cette approche time symmetric).

Bernard Chaverondier

[invitec913303f]

Bonsoir as tout le monde, merci vraiment beaucoup pour vos messages, javoue étre un peut étalé sur une grande surface. Cepandant, je me permet de reciter quelques une des mes question, à moins que je n'ai comprit les réponces. Merci de votre chomprèhension.

Ainsi si je comprend bien, et j'en suis encore loin, c'est que lors de la réduction du paquet d'onde du photon donné, se répartie globalement sur des endroits privilégié, tels que je peut l'observer si je fait l'expérience avec plusieurs photon de même énergie. Je fais erreur?

- Mais comment, à chaque énergie correspond cette probabilité de présence?

- Si maintenant imaginons que j'ai plusieurs photons d’énergies différentes. Que ce passera t'il? Je déduit que j'observerai une probabilité de présente différente pour chaque photon n'est pas? Mais maintenant, si mon expérience est de tel sorte à ce que j'obtienne une rayonnement harmonique par transformé de Fourier, j'obtiendrait une nouvelle fresque n'es pas?

- Mais la question que je me pose, es que la réduction du paquet d'onde se fait instantanément ou un minimum de temps s'impose tels que la durée de la période?

Bien amicalement a tous.
Floris

[invite0bbfd30c]

La vision corpusculaire me semble donc devoir être considérée comme une réminiscence des débuts difficiles de la mécanique quantique

Je n'ai pas le passage de Feynman en tête, mais il ne s'agissait pas, bien entendu, d'une vision corpusculaire "naïve". Il insistait simplement sur l'aspect fondamentalement "discret" par lequel se manifestent les quanta (c'est une lapalissade ).

[inviteca4b3353]

Salut à tous,

Tout d'abord pour en finir avec cette histoire de diffraction.

Ce qu'il ne faut pas confondre c'est qu'une expérience avec une fente est une expérience mettant en évidence le phénomène de diffraction et une expérience avec deux un phénomène d'interférences.

La diffraction par une fente s'interprete comme l'interférence d'une multitude de sources secondaires situées dans l'ouverture de la fente, c'est que tu disais avec Huyggens. Tu sommes (intègres) sur une infinité de sources formant un continuum et déphasées entre elles, donc tu fais interférer ces sources pour obtenir la figure de diffraction. Donc, je le redis, la diffraction est un phénomène d'interférences.

Toutes mes excuses donc à Karibou Blanc.

Ne t'excuse pas pour cela, j'ai moi même failli douter et grâce à toi, j'en suis maintenant sûr


Monsieur Chaverondier,

La dualité onde corpuscule du photon peut donc trouver sa place dans une interprétation prêtant un caractère objectif à sa seule fonction d'onde sans qu'il soit nécessaire de supposer un changement de nature de type onde-corpuscule selon les circonstances. Il s'agit en effet d'un simple changement de forme de l'onde et non d'un changement de nature.

Je suis entièrement d'accord avec vous, seulement moi je préfére dire que le changement de forme de la fonction d'onde et en fait un changement de façon de combiner des amplitudes de probabilité selon le type d'expérience qu'on considère. En fait je préfère dire que les grandeurs fondamentales en MQ sont les amplitudes de probabilités qui en les combiant à l'aide des 2 règles de Feynman (de son article original de 1948) redonne la fameuse fonction d'onde. Je préfère cela, à dire qu'il existe une onde associée à la particule et je vais vous en expliquer la raison. Elle est essentiellement pédagogique, c'est pour éviter de faire la confusion (trop souvent commise) avec de vraies ondes matérielles comme les vagues à la surface de l'eau ou les ondes de vibrations dans les solides en général, etc... Ici le "comportement ondulatoire" est profondemment quantique en cela qu'il est le reflêt de l'existence des probabilités.

Après je reconnais qu'il faut donner un sens ou tout du moins une explication (une origine) à ces probabilités. Pourquoi pas l'effet d'une onde pilote, le potentiel quantique de Bohm-de Broglie, mais encore une fois le terme d'onde est dangereux il me semble.
Je reconnais également que la localité de la particule quantique est difficile à admettre, car ces probabilités ne sont pas de nature statistique liée à notre méconnaissance de ce qui se passe réellement, mais d'un genre nouveau.

[chaverondier]

La localité de la particule quantique est difficile à admettre, car ces probabilités ne sont pas de nature statistique liée à notre méconnaissance de ce qui se passe réellement, mais d'un genre nouveau.

C'est l'une des 3 possibilités envisageables pour assurer la compatibilité avec les manifestations de la non-localité quantique. Je n'y crois pas pour les raisons que je précise ci-dessous.

En effet, la non-localité quantique oblige

1/ soit à abandonner le principe de déterminisme, c'est à dire que nous serions conduits à admettre l’existence d’effets sans causes (le choix d'un résultat de mesure parmi les valeurs propres d’une observable n’aurait pas de cause). Cette interprétation n'est pas nécessaire pour rendre compte des statistiques des résultats de mesure quantique, cf http://www.matem.unam.mx/~micho/subq.html , mais elle offre l'avantage de pouvoir sauver à la fois le principe de relativité du mouvement et le principe de causalité. Par contre, elle nécessite d'interpréter la mesure quantique comme un changement dans la connaissance de l'observateur (on verra plus loin le problème que ça pose).

2/ soit à abandonner le principe de relativité du mouvement, c'est à dire à interpréter l'expérience d'Alain Aspect comme une action instantanée à distance et la réduction du paquet d’onde comme un phénomène objectif et explicitement non local. Cette interprétation permet de conserver le principe de causalité et le principe de déterminisme (cf http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm )

3/ soit à abandonner le principe de causalité en admettant notamment qu'une interaction quantique est le résultat de l'interférence constructive entre ondes retardées se propageant du présent vers le futur et ondes avancées se propageant du futur vers le présent (cf The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics, John G. Cramer, Department of Physics University of Washington http://mist.npl.washington.edu/ti/ et QUANTUM MECHANICS and DETERMINISM at the PLANCK SCALE Gerard 't Hooft http://www.phys.uu.nl/~thooft/quantloss/index.htm ). Ces interprétations permettent de conserver le principe de relativité du mouvement et le principe de déterminisme.

L'hypothèse 1/ (conservation du principe de relativité du mouvement et du principe de causalité, d'où nécessité d'abandonner le principe de déterminisme) s'accompagne de la nécessité d’abandonner l’hypothèse selon laquelle la fonction d’onde représenterait une grandeur physique objective et la réduction du paquet d’onde un phénomène physique objectif et instantané au sens d’une simultanéité quantique objective indépendante du mouvement de l’observateur (car cela entrerait en conflit avec la relativité de la simultanéité donc avec le principe de relativité du mouvement).

L’hypothèse 1/ (interprétation de Copenhague) oblige donc à interpréter la mesure quantique comme un changement d'état dans la connaissance de l'observateur et non comme un phénomène physique objectif. Cette hypothèse me semble (sauf pirouette interprétative hautement acrobatique) incompatible avec le caractère objectif du changement d'état d'un système soumis à une mesure quantique. Par exemple, si je réalise la mesure quantique avec une lame de calcite à 0° d'un photon polarisé à 45°, je change son état de polarisation. Il se met soit dans un état de polarisation à 0°, soit dans l'état de polarisation à 90° et ceci que je prenne connaissance du résultat de la mesure quantique ou pas.

Pour moi, l’hypothèse 1/ ne peut être considérée que comme une hypothèse opérationnelle exprimant notre incapacité actuelle à identifier, observer et agir sur les causes du hasard quantique. Je ne crois guère que l’hypothèse d’inexistence des causes du hasard apparent gouvernant les statistiques de réduction du paquet d’onde et que son interprétation comme un changement dans la connaissance de l’observateur soient tenables à un niveau fondamental.

Au contraire, l'hypothèse 2/ revient à interpréter l'impossibilité de transmettre des informations à vitesse supraluminique (en utilisant la mesure quantique, cf http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/no_communication.htm) comme une impossibilité de nature thermodynamique statistique liée à notre incapacité (définitive ?) d'acteur macroscopique de biaiser le hasard des résultats de mesure quantique par une action sur les causes de ce hasard quantique apparent (par un contrôle draconien de l'état de l'appareil de mesure quantique et de son environnement).

Cela revient à admettre qu'avec nos gros doigts d'acteur macroscopique maladroit nous ne savons pas (à ce jour ?) maîtriser le désordre de nature thermodynamique à l’origine du hasard quantique pour le transformer en ordre au niveau où cela serait nécessaire pour engendrer un biais détectable dans les statistiques des résultats de mesure quantique (et transmettre instantanément par effet EPR, quand ils portent sur des sytèmes EPR corrélés, ces résultats de mesure quantique statistiquement biaisés).

Dans l'hypothèse 3/ = Transactional Interpretation of Quantum Mechanics de John Cramer avec sa formulation time symmetric, une interaction quantique exige de nombreux allers-retour dans le temps macroscopique observable "avant" d'être irréversiblement achevée ("avant" dans un temps "déplié" inobservable). Cela revient à interpréter le principe de causalité (ainsi que la notion d'irréversibilité de l'écoulement du temps et l'enregistrement d'information qui lui sont associés) comme un effet de nature thermodynamique statistique lié lui aussi à notre incapacité d’observateur macroscopique de percevoir le déroulement « du temps réel » selon lequel se déroule une interaction quantique. Le déroulement d'un phénomène d'interaction quantique ne devient en effet observable que quand il laisse des traces stables dans l'environnement, accessibles à un observateur macroscopique.

En dépit de leur apparente incompatibilité (la localité relativiste est préservée en 3/ et pas en 2/ et le caractère irréversible de l'écoulement du temps est préservé à toutes les échelles en 2/ mais pas en 3/) la non localité régnant en 2/ est peut-être compatible avec le respect du principe de relativité du mouvement ayant cours en 3/. En effet, les allers-retours dans le temps macroscopique observable (ayant cours en 3/) se traduisent (pour l'observateur macroscopique qui ne voit que le résultat final de la transaction) comme une action instantanée à distance (ayant cours en 2/) dans ce « temps macroscopique observable » (replié en de multiples allers-retours macroscopiquement inobservables car ne laissant pas de traces intermédiaires stables de ce déroulement).

Bernard Chaverondier