Transition physique quantique vers classique

[invite8c694e17]

Bonjour,

je m'intéresse depuis quelques temps à la physique quantique pour essayer de comprendre les concepts et clefs de cette théorie pas vraiment intuitive.
Dans les expériences des fentes de Young ou de Mach-Zender on observe des comportements quantiques sur des particules : électrons, photon, neutrons, ...
A priori, on a même observé des comportements quantiques sur des molécules de fullerènes (Carbone 60).

A partir de quelle taille n'observe-t-on plus les effets quantiques ?
Est-ce que la transition est progressive ? (plus on augmente la taille des cobayes, plus les effets quantiques disparaissent), ou est-ce que les comportements quantiques disparaissent d'un coup ?

Merci d'avance pour vos éclairages.
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[Deedee81]

Salut,

A partir de quelle taille n'observe-t-on plus les effets quantiques ?
Est-ce que la transition est progressive ? (plus on augmente la taille des cobayes, plus les effets quantiques disparaissent), ou est-ce que les comportements quantiques disparaissent d'un coup ?

A ce qu'il semble la disparition des effets quantiques est progressive mais peut être très rapide (grosso modo une décroissance exponentielle avec la taille). C'est essentiellement dû au phénomène de décohérence :
http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9...ence_quantique

[invited9422e7e]

Bonjour,

je m'en rapelle plus d'une formule de De broglie qui donnait,pour un corps macroscopique, la taille de la fente à travers le corps doit passer pour pouvoir observer son comportement ondulatoire.


J'avais fait le calcul pour moi, et j'ai du trouver une fente mégaaaaaaaaa mince.

P.S: Ce n'est pas une formule établit juste pour les calculs de fentes.

[Deedee81]

Salut,

Oui, tu as raison. Il y a d'autres aspects dans la transition quantique -> quantique, dont les effets statistiques et ceux dont tu parles.

D'une manière générale, la relation d'indétermination d'Heisenberg donne un résultat généralement sans importance pour des corps macroscopique car les incertitudes classiques sont plus grande que les incertitudes quantiques (c'est l'habituel principe de correspondance qui dit qu'on doit retrouver les lois classiques lorsque l'on fait tendre la constante de Planck vers zéro). Et comme tu le signales la longueur d'onde d'un objet macroscopique est extraordinairement petite (inversement proportionnelle à la masse). De plus pour des longueurs d'onde très petites, l'approximation de l'optique géométrique devient valide avec des effets de diffraction négligeables et on retrouve la notion de trajectoire (comme pour un corpuscule). Tous ces aspects sont liés.

Là aussi c'est "progressif" (pas de disparition brutale des propriétés quantiques).

Dans certains cas (intrication quantiques) c'est la décohérence qui joue un rôle majeur.

En fait, la transition quantique -> classique est loin d'être un problème trivial. Ca fait intervenir beaucoup de chose.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

Dans le livre "Quantique rudiments", les auteurs suggèrent le calcul d'une grandeur appelée "Action" pour le système étudié. Suivant l'ordre de grandeur de l'action, on sait si on est plutôt dans le domaine classique ou quantique. L'action a les dimensions d'une Energie x Temps, comme la constante de Planck.

[invitefc7d7ed3]

En fait, la transition quantique -> classique est loin d'être un problème trivial. Ca fait intervenir beaucoup de chose.

En effet, c'est même un problème de recherche très actif, qui a des liens avec les problèmes de réalisations d'ordinateurs quantiques et autres systèmes quantiques avec un nombre important de particules. On est encore loin de bien comprendre cette transition.

Les systèmes que l'on connait avec le maintien parmi les plus impressionnants d'effets quantiques sont probablement les condensats de Bose-Einstein, qui peuvent compter plusieurs millions (voire milliards) de particules et mesurer de l'ordre de quelques dizaines de microns ! Leur très basse température permet cette cohérence à si large échelle. Pour ce genre de systèmes, la dépendance en la température est brutale (transition de phase) à une température critique bien précise. D'autres systèmes macroscopiques avec ce genre de propriétés sont les supraconducteurs, qui peuvent être de grande taille et avoir des effets quantiques importants.

La disparition de la cohérence se fait en effet progressivement, au sens où, passé une certaine taille de système, il y a un temps de cohérence au delà duquel les effets quantiques se perdent (souvent lié à un temps de thermalisation) et ce temps diminue quand le nombre de particules augmente. Pour un condensat de B-E, cela peut durer plusieurs secondes !