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Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique



  1. #1
    freempi

    Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique


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    Salut à tous.
    Je crée un topic deux en uns.

    En fait j'ai commencé à apprendre la P.Q avec le bouquin de Feynman portant sur le sujet. Il est très bien mais certaines choses me gènent un peu et je souhaiterai donc trouver un autre livre.
    Il est très bien parce qu'il est précis dans ce qu'il dit, ce qui m'ennuie dans certains cours physique c'est quand on fait des omissions ou bien quand on applique implicitement des hypothèses sans les dire et l'avantage de ce bouquin c'est qu'il n'est pas écrit de cette manière donc ça c'est bien.
    Néanmoins ce qui me gène c'est qu'il fait parfois (souvent...) appel à des résultats issus de certains de ses autres bouquins (les trains d'ondes, des démonstrations de certaines propriétés sur les réseaux optiques etc) et du coup il y a certains chapitres qu'on ne peut pas comprendre (à moins de se taper ses autres tomes mais bon...).

    Je souhaiterai donc trouver un livre qui ne part d'aucun pré-requis "poussés" pour enseigner la discipline (j'ai un niveau de prépa PSI, j'ai fini ma prépa il y a maintenant 1 an). Si il y a beaucoup de maths dedans ça ne me dérange pas, tant que les outils mathématiques sont expliqués et que le bouquin ne part pas du principe qu'on a un BAC+18 en maths. Je cherche donc un livre de pédagogie analogue à celle de Feynman (pas d'omissions d'hypothèses, le plus rigoureux possible et qui parte d'un niveau de connaissance correspondant à une fin de maths spé).

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    J'ai ensuite une question sur la mesure en physique quantique que je vous expose maintenant.
    J'ai compris en lisant le début de ce livre qu'on ne peut pas mesurer quelque chose sans le perturber, notamment avec l’expérience de diffraction des électrons, bon c'est la nature et c'est comme ça, ok. Néanmoins la nature (ou plutôt Einstein) nous dit également que l'information ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière.

    Supposons que je réalise une expérience classique de diffraction d’électrons (je met tout mon dispositif, je ne mesure pas et je m'assure d'être dans les conditions telles que le système ne sera pas perturbé par son environnement etc). Bon sur mon écran tout se passe bien, je vois une figure d’interférence.

    Maintenant je met un détecteur (un détecteur qui mesure le champ électrique par exemple) pour savoir par où passe électrons. Mais je m'arrange pour que ce détecteur soit situé à une distance telle que au moment où l’électron va théoriquement toucher mon écran et créer "un pixel" (un point plutôt) de ma figure de diffraction, la perturbation électrique engendrée par le passage de l’électron ne soit pas encore arrivée à l'endroit du capteur. Donc à ce moment ci l’électron ne peut pas être perturbé puisque pour lui tout se passe comme si il n'y avait pas de capteur (le capteur n'a pas encore pu agir sur le champ électrique reçu vu qu'il est placé très loin). En théorie on devrait donc au bout d'un moment pouvoir dire "quand j'ai une figure de diffraction, c'est que l'électron est passé par tel et/ou tel trou".

    Il est donc possible de regarder par où est passé l'électron, mais il est impossible de prédir théoriquement ce qui va se passer.
    En soit on peut donc mesurer ce qu'on veut "à posteriori", ce qu'on ne peut pas c'est prédire ce qui va se passer ensuite.

    Non ?

    Merci beaucoup !

    -----

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  3. #2
    Alex_hp_dv7

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Bonjour,

    Pour la première question, le livre de référence en mécanique quantique est celui de Claude Cohen-Tannoudji sans aucun doute (Mécanique quantique I et II, Claude Cohen-Tannoudji) en deux tomes. C'est en revanche assez costaud, mais ne nécessite pas d'avoir un agreg en maths !


    Pour ce qui est de la seconde question, le fait par exemple de mesurer un système (constituant un Ensemble Complet d’Observables qui Commutent : ECOC) afin de le préparer dans un certain état quantique influe sur le reste du système. Ainsi en théorie, en mesurant une particule à un bout de l'univers modifierait instantanément, sans transport d'énergie, une autre particule situé à l'autre bout de l'univers (paradoxe EPR ?).

    Je doute donc que le fait que le détecteur soit loin change quelque chose même si cela parait contre intuitif. Il existe il me semble une méthode plus ou moins fiable pour caractériser ce genre de système, il faudrait qu'un thésard en mécanique quantique vienne faire un tour sur ce forum !

  4. #3
    alovesupreme

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Supposons que l'on aie une figure d'interférence avec des électrons numérotés et que l'on puisse ensuite savoir par ou ils sont passés.
    ont pourrait reconstruire après coup la figure des électrons à gauche et celle des électrons à droite.
    on aurait deux gaussiennes dont la réunion ne donnerait pas des interférences.
    A l'inverse une figure sans interférence (voir gomme quantique) peut être obtenue par réunion de deux figures d'interférence.

  5. #4
    Pio2001

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Bonjour Freempi,
    Ton expérience avec les électrons est assez ingénieuse, et il faudra un raisonnement subtil pour établir ce qu'il se passe réellement. Je ne peux pas m'y mettre tout de suite, mais, en considérant le problème dans les grandes lignes, je parierais sur la conclusion suivante :
    Si un faisceau d'électrons est assez large pour intéreférer à travers deux fentes, l'onde électromagnétique associée à leur passage individuel ne devrait pas permettre de localiser la source de l'émission avec une résolution suffisante pour distinguer les fentes.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  6. #5
    alovesupreme

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Il me semble bien que freempi cherche à mesurer deux observables qui ne commutent pas (même s'il essaie après coup)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Si un faisceau d'électrons est assez large pour intéreférer à travers deux fentes, l'onde électromagnétique associée à leur passage individuel ne devrait pas permettre de localiser la source de l'émission avec une résolution suffisante pour distinguer les fentes.
    Je suis assez d'accord avec ça.

    Inversement, et là ça rejoint un peu la logique de alovesupreme, si toutes les conditions sont réunies (de par la configuration de l'ensemble du dispositif) pour que l'on puisse déterminer (même à postériori) par où sont passés les électrons, alors la figure d'interférence imposée dans les hypothèses de départ ne devrait pas se produire.

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  10. #7
    mike.p

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Bonjour,

    le point qui a l'air de vous intéresser le plus est la transmission du signal. ( je ne comprends pas trop votre dernière phrase )

    C'est largement débattu dans la problématique EPR qui est la the experience sur la mesure d'obervables qui ne commutent pas, même en cas d'intrication et donc à priori sans perturbation locale

    Alain Aspect en parle dans "BELL’S THEOREM : THE NAIVE VIEW OF AN EXPERIMENTALIST" , notamment au chapitre 6

  11. #8
    freempi

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Merci à tous pour vos réponses.
    Je souhaiteria néamoins réagir à certaines.
    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Si un faisceau d'électrons est assez large pour intéreférer à travers deux fentes, l'onde électromagnétique associée à leur passage individuel ne devrait pas permettre de localiser la source de l'émission avec une résolution suffisante pour distinguer les fentes.
    Je vois l'idée qu'il y a derrière mais supposons que les fentes soient situées suivant un axe x (un en x=-a et l'autre en x=+a). Je place deux détecteurs, un en x=D et l'autre en x=-D avec D toujours très grand de telle sorte qu'au moment où l’électron tape sur l'écran, l'onde n'est pas encore arrivée à ces détecteurs. Si l’électron passe par le trou situé en +a, le capteur situé en +D verra le champ électrique varier 2a/c plus tôt que si il passait dans le trou en -a. Donc si on utilise une configuration comme celle ci la résolution ne rentre pas vraiment en compte vu qu'il suffit de connaître le moment où le champ électrique commence à être perturbé (bien sur il faudrait faire en sorte d'avoir un espace suffisamment "propre" pour que des interférences parasites ne viennent pas perturber le système). Et donc de cette manière si l'éléctron passe par le trou en +a, le capteur en +D réagira plus tôt, si c'est en -a, c'est le capteur en -D qui réagira plus tôt et si ils passent par les deux les deux capteurs réagiront simultanément.

    Citation Envoyé par ooolivier Voir le message
    Inversement, et là ça rejoint un peu la logique de alovesupreme, si toutes les conditions sont réunies (de par la configuration de l'ensemble du dispositif) pour que l'on puisse déterminer (même à postériori) par où sont passés les électrons, alors la figure d'interférence imposée dans les hypothèses de départ ne devrait pas se produire.
    Hmmm je ne comprend pas trop ce que vous voulez dire. Car pour moi, quand l’expérience commence le système ne peut pas savoir qu'il va être observé vu que les capteurs sont trop loin. Si les interférences ne se produisent pas à posteriori c'est que le système serait capable de "remonter le temps" pour corriger le déroulement de l’expérience à posteriori. En fait je pense (mais bon j'ai aucune expérience dans le domaine donc c'est à prendre avec des pincettes) que l'erreur dans ce que je dit vient effectivement du fait qu'il va se passer un truc qui fera en sorte que je ne pourrai pas mesurer (p-e qu'il est par exemple impossible d'avoir un espace sans aucun bruit de telle sorte que je pourrai pas détecter cette fluctuation du champ électrique au moment où elle se produit mais seulement une fois qu'elle se superpose avec celle éventuelle du second trou, ce qui m’empêcherai de conclure en disant de manière rigoureuse "l'électron est passé par telle trou"), mais je pense qu'il y aura forcément des interférences dans cette expérience. Ou alors je pourrai mesurer mais c'est qu'il faut p-e comprendre que vu que je suis incapable de prédire quoi que ce soit avec mon expérience mais que je suis juste capable de dire "voila à posteriori ce qui s'est passé" ben j'ai le droit de mesurer vu que la mesure ne m'apportera aucune information "utile".
    Dernière modification par freempi ; 25/07/2013 à 18h12.

  12. #9
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    Donc à ce moment ci l’électron ne peut pas être perturbé puisque pour lui tout se passe comme si il n'y avait pas de capteur (le capteur n'a pas encore pu agir sur le champ électrique reçu vu qu'il est placé très loin).
    Ce qui se passe est un peu comparable aux expériences de gomme quantique à choix retardé.
    Ici, ce choix "retardé", vous le fixez dans les hypothèses de départ, à savoir : je "vais mesurer" plus tard par quelle fente sont passés les électrons.

    En théorie on devrait donc au bout d'un moment pouvoir dire "quand j'ai une figure de diffraction, c'est que l'électron est passé par tel et/ou tel trou".
    Non, si vous avez une figure d'interférence, c'est justement parce que les électrons ne sont pas passés individuellement comme des "billes" par F1 ou F2

    Supposons que je réalise une expérience classique de diffraction d’électrons (je met tout mon dispositif, je ne mesure pas et je m'assure d'être dans les conditions telles que le système ne sera pas perturbé par son environnement etc). Bon sur mon écran tout se passe bien, je vois une figure d’interférence.
    L'erreur est dans cette hypothèse.
    En fait, sur l'écran, ça ne se "passera pas bien", et il n'y aura pas de figure d'interférence si vous parvenez à concevoir un dispositif suffisamment précis pour déterminer par quelle fente sont passés les électrons, quand bien même fut-ce à postériori.

    Il est donc possible de regarder par où est passé l'électron
    C'est possible oui, mais dans ce cas, vous n'aurez auparavant pas de figure d'interférence.
    Dernière modification par invite34567123333 ; 25/07/2013 à 18h21.

  13. #10
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    Car pour moi, quand l’expérience commence le système ne peut pas savoir qu'il va être observé vu que les capteurs sont trop loin.
    C'est exactement le même problème pour les expériences de gomme quantique à choix retardé.
    Si le dispositif est suffisamment "précis", aucune frange d'interférence ne peut apparaître, quelque soit le choix "futur", celui de mesurer ou pas, du moment qu'on est "potentiellement" capable de mesurer plus tard.

  14. #11
    freempi

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Désolé d'insister mais c'est vrai que ça me parait un peu étrange.

    Citation Envoyé par ooolivier
    Ici, ce choix "retardé", vous le fixez dans les hypothèses de départ, à savoir : je "vais mesurer" plus tard par quelle fente sont passés les électrons.
    Mais ce qui compte en soit quand on détruit les interférences, ce n'est pas le fait que l'on mesure ce qui se passe mais c'est le fait qu'on perturbe ce qui se passe (et comme mesurer => perturber, on ne peut pas mesurer).
    L’électron n'a pas une volonté propre de dire "ben puisqu'on me mesure, je vais changer mon comportement", c'est plutôt qu'on le perturbe du coup son comportement est modifié. Enfin c'est ce que j'ai cru comprendre.

    Citation Envoyé par ooolivier
    Non, si vous avez une figure d'interférence, c'est justement parce que les électrons ne sont pas passés individuellement comme des "billes" par F1 ou F2
    Oui ça je suis d'accord mais si on mesure effectivement ce qui se passe on verrait p-e que l’électron est passé simultanément par les deux trous ou bien que la particule s'est momentanément transformée de telle sorte qu'en mesurant on a l'impression que rien n'est passé par les trous. Enfin on aurait un résultat étrange par exemple, ce que je voulais dire c'est juste "si on arrive effectivement à mesurer" (bien que la nature de ma question soit "peut on arriver à mesurer à posteriori").

    Citation Envoyé par ooolivier
    En fait, sur l'écran, ça ne se "passera pas bien", et il n'y aura pas de figure d'interférence si vous parvenez à concevoir un dispositif suffisamment précis pour déterminer par quelle fente sont passés les électrons, quand bien même fut-ce à postériori.
    Mais donc ça veut forcément dire que l'information peut aller plus vite que la vitesse de la lumière et ça contredit le fait que c soit la vitesse limite infranchissable. En faisant ça on peut créer un dispositif de communication supra-luminique : un type placé à un endroit A a ses dispositifs à fentes, un autre gars placé ultra loin à un endroit B met ou non son capteur. En choisissant de mesurer ou non il peut faire un genre de code binaire (bon en pratique c'est pas des plus efficaces mais en théorie ça doit pouvoir permettre de communiquer), le gars du point A a juste a observer si il a un phénomène d'interférence (signal 1) ou non (signal 0).
    Dernière modification par freempi ; 25/07/2013 à 18h43.

  15. #12
    alovesupreme

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    relisez ce dossier futura
    La non commutativité de deux observables ne peut etre contournée même par un observateur très éloigné des fentes et observant beaucoup plus tard.
    De toute façon pas moyen de communiquer de l'information supraluminique!
    Dernière modification par alovesupreme ; 25/07/2013 à 20h20.

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  17. #13
    freempi

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Ce que l'article dit c'est qu'en observant à posteriori les particules, on modifie le comportement qu'elles ont eu dans le passé c'est bien ça ? (en gros c'est comme si les particules remontaient en quelque sorte le temps pour corriger leur comportement histoire de parfaitement coller au principe qui dit "mesurer => détruire les interférences" ?). Si j'ai bien compris c'est effectivement très étrange et déroutant !

    Mais sinon, quand vous dites qu'il n'est pas possible de communiquer de l'info supraluminique, je suis d'accord avec ceci (c'est un axiome largement vérifié) mais ce n'est pas paradoxal avec le dernier paragraphe de mon précédent post ? En gros je ne comprend pas comment on peut simultanément dire ceci et dire que si je décide de mesurer des particules à une distance infiniment grande ça modifie instantanément le comportement des particules observée (comportement corpusculaire) qui sont pourtant situées très loin du détecteur et si je décide de plus les observer, instantanément les objets reprendront un comportement ondulatoire.

    Merci.
    Dernière modification par freempi ; 25/07/2013 à 20h32.

  18. #14
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    Ce que l'article dit c'est qu'en observant à posteriori les particules, on modifie le comportement qu'elles ont eu dans le passé c'est bien ça ? (en gros c'est comme si les particules remontaient en quelque sorte le temps pour corriger leur comportement histoire de parfaitement coller au principe qui dit "mesurer => détruire les interférences" ?). Si j'ai bien compris c'est effectivement très étrange et déroutant !
    On ne "modifie pas" le comportement qu'elles ont eu dans le passé.
    Le comportement qu'elles ont eu dans le passé est déterminé par le choix futur.
    C'est effectivement étrange et déroutant.
    Mais comprenez bien que ce n'est pas de "l'information" qui circule.
    Vous ne pouvez pas utiliser ce phénomène pour envoyer des 0 ou des 1.

    Ce qui est déterminé "rétroactivement" par le choix futur, vous ne pouvez pas le constater avant ce choix.

    En gros je ne comprend pas comment on peut simultanément dire ceci et dire que si je décide de mesurer des particules à une distance infiniment grande ça modifie instantanément le comportement des particules observée (comportement corpusculaire) qui sont pourtant situées très loin du détecteur et si je décide de plus les observer, instantanément les objets reprendront un comportement ondulatoire.
    "Cela modifie instantanément le comportement des particules observées" : oui mais à postériori. (en tout cas c'est une interprétation valable comme d'autres).
    Vous ne pouvez pas vous en servir pour transporter une information utile.

    La Palice aurait dit : vous ne pouvez pas "observer" avant "l'observation"
    Dernière modification par invite34567123333 ; 25/07/2013 à 21h29.

  19. #15
    chaverondier

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    Vous dites qu'il n'est pas possible de communiquer de l'info supraluminique
    Mouais. Concernant la transmission de photons à vitesse supraluminique à travers une barrière de potentiel par effet tunnel (cf les expériences menées par R. Chiao avec la collaboration de P. Kwait et A. Steinberg à Berkeley de 93 à 95 par exemple, cf son article de 98 Tunneling Times and Superluminality: a Tutorial http://arxiv.org/abs/quant-ph/9811019v1, article qui, je tiens à le préciser, a fait l'objet d'une publication dans une revue à comité de lecture) il est (semble-t-il) assez largement admis qu'il ne s'agit pas de transmission d'information.

    Pour ce qui est du caractère Lorentz invariant de ce phénomène, pas d'objection. Ca a été très proprement et très clairement démontré par Winful en 2006 (cf par exemple The meaning of group delay in barrier tunnelling: a re-examination of superluminal group velocities http://iopscience.iop.org/1367-2630/8/6/101 ou encore Physics Reports 436 (2006) 1–69 Tunneling time, the Hartman effect, and superluminality: A proposed resolution of an old paradox Herbert G. Winful http://www.sitemaker.umich.edu/herbe...cle__2006_.pdf).

    Pour ce qui est de l'absence de possibilité de transmission d'information à vitesse supraluminique exploitable par ce biais, c'est un avis aussi surprenant que, semble-t-il, largement majoritaire. Bon, je me contenterais de cette remarque très évasive ...

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    En gros je ne comprend pas comment on peut simultanément dire [qu'il n'est pas possible de transmettre de l'information à vitesse supraluminique par effet EPR] et que si je décide de mesurer des particules à une distance infiniment grande ça modifie instantanément le comportement des particules observée qui sont pourtant situées très loin du détecteur.
    La modification instantanée d'état quantique à distance engendrée en mesurant une observable sur l'une des deux parties d'un système formé de deux parties EPR corrélées (vis à vis de cette observable) n'est pas observable parce qu'on ne sait pas mesurer un état quantique. On ne peut donc pas s'en servir pour savoir, instantanément, ce qu'a fait l'observateur situé de l'autre côté (cf le no-communication theorem (ou no signaling theorem avec parfois un et parfois deux l), voir par exemple Quantum Information and Relativity Theory, Asher Peres, Daniel R. Terno http://arxiv.org/abs/quant-ph/0212023)
    Dernière modification par chaverondier ; 25/07/2013 à 21h48.

  20. #16
    Pio2001

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Difficile pour moi de répondre à la question posée. Il faut pour cela quantifier précisément l'onde électromagnétique émise par le passage d'un électron : fréquence, durée, répartition spatiale...

    Si j'interprète correctement les réponses de ooolivier, l'onde émise par le passage d'un électron n'est jamais assez "pointue" pour que son instant d'arrivée soit défini à 2a/c près. Ceci ne pouvant se justifier que par l'existence d'une borne inférieure sur la valeur de a qui, par ailleurs, serait la borne supérieure au-delà de laquelle on n'observe plus de franges sur l'écran. Mais ne peut-on pas faire parvenir les électrons aux fentes par deux chemins arbitrairement éloignés ? L'interprétation ci-dessus ne tiendrait pas.

    En fait, la question est de savoir comment on peut décrire l'onde EM émise par le passage d'un électron à un endroit lorsque le passage ou non de cet électron est soumis à une incertitude quantique.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  21. #17
    freempi

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    "Le comportement qu'elles ont eu dans le passé est déterminé par le choix futur."

    Bon, ok en gros la particule va prédire ce que je vais faire alors ? Si je décide de brancher mon capteur à un instant t, elle saura a l'instant t-(delta t) que je vais brancher mon capteur à l'instant t ??

    "Cela modifie instantanément le comportement des particules observées" : oui mais à postériori. (en tout cas c'est une interprétation valable comme d'autres).
    Vous ne pouvez pas vous en servir pour transporter une information utile.

    Il est vrai que je ne comprends pas trop pourquoi on ne pourra pas transformer d'information avec ce procédé. Je vais essayer de décrire un exemple de manière plus précise pour que vous puissiez éventuellement m'indiquer à quel endroit je ne comprends plus.

    J'ai mes fentes en y=0, un écran en y=L.
    On reprend la précédente expérience avec mes deux trous suivant l'axe x, un en x=a l'autre en x=-a
    J'ai un capteur en x=+D avec D >>>>>> L et un autre en x=-D


    Je décide initialement de ne pas mesurer ce qui se passe (mes deux observateurs en x=D et en x=-D n'observent rien pour l'instant).
    Je commence mon expérience (ici t=0).
    Je suppose qu'il faut au moins 1000 électrons qui impactent l'écran pour pouvoir dire avec une certitude suffisamment importante "j'ai une figure d'interférence" ou bien "j'ai deux bandes correspondant à un comportement corpusculaire".

    J'envoie 10000 éléctrons de mon canon, comme rien n'est fait pour les observer j'observe une figure d'interférence (le cas où les électrons se comportent comme des ondes) et comme dit précédemment je peux l'assurer avec certitude à partir du 1000e impact.
    Le 10000e éléctron impacte mon écran à l'instant t=t1.

    Je nettoie rapidement l'écran (on va supposer que je le nettoie instantanément), j'ai donc à t=t1 un écran clean.
    A t=t1 (donc simultanément au nettoyage de l'écran) j'active mes capteurs situés en x=+D et x=-D
    A t=t1 j'envoie une autre salve d’électrons (je compte en envoyer aussi 10 000)

    Donc (si j'ai bien compris le sens de la remarque de ooolivier) les électrons savent qu'ils vont être observés au niveau de leur passage dans la fente dans un futur proche, ils seront observé après leur impact sur l'écran (car D très grand devant L, le temps que mettent les électrons à aller de la fente à l'écran est plus petit que le temps que va mettre l'information qui consistera à dire par quel fentes les électrons seront passés) mais vu qu'ils savent qu'à un moment donné leur passage au niveau de la fente sera observé, ils choisissent le comportement "particule".

    Par ailleurs, je suis capable de constater que j'ai effectivement une figure correspondant à un comportement corpusculaire au moment de l'impact du 1000e électron qui se produit à l'instant t1+t0.
    Donc logiquement, si je suis capable de placer mon capteur à une distance telle que (D-a)/c (le temps que met l'information à venir des fentes vers le capteur) soit plus grande que t0 (c'est facile à faire, il suffit d'augmenter l'intensité du courant ou bien d'augmenter la distance D) je pourrai affirmer que je peux transmettre de l'information plus rapidement que la lumière.

    En effet, je suis capable d'observer le fait que j'ai un motif corpusculaire et non ondulatoire avant même que l'information du champ électrique se déplaçant à la vitesse c atteigne le capteur.

    De manière un peu moins précise et peut être plus claire, il suffit à l'observateur de placer un capteur pour modifier de manière instantanée le comportement des électrons et donc leur répartition d'impact sur l'écran vu que les électrons (d'après ce que j'ai cru comprendre) sont capable de savoir qu'ils vont être observé "dans le futur".

    J'espère que vous m'avez compris, je suis parfois un peu confus mais j'ai essayé de rédiger ça de la manière la plus précise possible.

    Où est donc mon erreur dans cette expérience.
    Merci !

  22. #18
    freempi

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Sinon concernant la remarque de Pio2001
    Citation Envoyé par Pio2001
    Difficile pour moi de répondre à la question posée. Il faut pour cela quantifier précisément l'onde électromagnétique émise par le passage d'un électron : fréquence, durée, répartition spatiale...
    En gros il s'agirait de l'onde qui correspond au champ que crée cet électron (vu que c'est une charge il rayonne un champ électrique). On se contente de mesurer le champ électrique qui est de forme q/4pi€0 Ur (en prenant en compte sa propagation).

    (désolé pour le double post mais on peut pas modifier les message après 5mn)

  23. Publicité
  24. #19
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    Bon, ok en gros la particule va prédire ce que je vais faire alors ? Si je décide de brancher mon capteur à un instant t, elle saura a l'instant t-(delta t) que je vais brancher mon capteur à l'instant t ??
    C'est plus compliqué que ça.
    Les interprétations des résultats sont nombreuses.
    Il ne faut pas tenter de raisonner en terme de "cause à effet", ce à quoi nous sommes habitués dans le monde classique.
    Ce qui compte c'est les prédictions de la MQ et le résultat, et ça, ça marche plutôt bien, même si ça heurte le sens commun, c'est indéniable.

    Je décide initialement de ne pas mesurer ce qui se passe (mes deux observateurs en x=D et en x=-D n'observent rien pour l'instant).
    Je commence mon expérience (ici t=0).
    Je suppose qu'il faut au moins 1000 électrons qui impactent l'écran pour pouvoir dire avec une certitude suffisamment importante "j'ai une figure d'interférence" ou bien "j'ai deux bandes correspondant à un comportement corpusculaire".

    J'envoie 10000 éléctrons de mon canon, comme rien n'est fait pour les observer j'observe une figure d'interférence (le cas où les électrons se comportent comme des ondes) et comme dit précédemment je peux l'assurer avec certitude à partir du 1000e impact.
    Le 10000e éléctron impacte mon écran à l'instant t=t1.
    Je nettoie rapidement l'écran (on va supposer que je le nettoie instantanément), j'ai donc à t=t1 un écran clean.
    A t=t1 (donc simultanément au nettoyage de l'écran) j'active mes capteurs situés en x=+D et x=-D
    A t=t1 j'envoie une autre salve d’électrons (je compte en envoyer aussi 10 000)
    En faisant cela, vous vous contentez de faire simplement deux expériences successives (et opposées) qui n'ont aucun lien entre elles.
    Le lien que vous a donné alovesupreme est très explicite.

    En comparaison avec l'expérience de John Wheeler, vous faites une première expérience avec un écran (comportement ondulatoire) et une seconde avec les télescopes (comportement corpusculaire).

    Il est donc logique que vous n'observiez pas la même chose dans l'exp. 1 et dans l'exp. 2.

  25. #20
    mike.p

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par ooolivier Voir le message
    Il ne faut pas tenter de raisonner en terme de "cause à effet", ce à quoi nous sommes habitués dans le monde classique.
    Bonjour,

    mais pourquoi donc ? Ce sont les fondements du raisonnement scientifique , classique ou pas.

    Ici, c'est plus compliqué car l'expérience n'est pas très claire, le moindre détail comptant. J'aimerais bien savoir quels seraient ces détecteurs permettant à longue distance et sur un temps court de percevoir l'électron et d'en déduire la source ...

    Les interprétations consensuelles de la MQ ont des difficultés sérieuses dans ces expériences, surtout quand on sort du cadre strict du formalisme.


    ps : Il est possible que
    Mécanique quantique Cours de l'Ecole polytechnique de Jean-Louis Basdevant et Jean Dalibard Février 2002
    réponde très bien à la première question du fil.

  26. #21
    Pio2001

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par freempi Voir le message
    En gros il s'agirait de l'onde qui correspond au champ que crée cet électron (vu que c'est une charge il rayonne un champ électrique). On se contente de mesurer le champ électrique qui est de forme q/4pi€0 Ur (en prenant en compte sa propagation).
    Le problème, dans cette expression, c'est la valeur de r, qui représente la distance à l'électron, supposé ponctuel. Dans ton expérience, l'électron n'a pas de localisation déterminée dans l'espace. Il est dans une superposition quantique de deux positions distinctes. Nous devrions donc avoir une superposition quantique de deux champs électriques différents. Mais les champs électriques ne sont pas des objets quantiques. Il faudrait traduire cela en flux de photons, puisque les ondes EM ne sont que des flux de photons.
    Il n'est pas sûr pour moi que le détecteur de champ provoque une réduction de l'état quantique de l'onde EM vers l'une des deux valeurs correspondant à l'une des deux voies.

    Citation Envoyé par ooolivier Voir le message
    En faisant cela, vous vous contentez de faire simplement deux expériences successives (et opposées) qui n'ont aucun lien entre elles.
    Le lien que vous a donné alovesupreme est très explicite.

    En comparaison avec l'expérience de John Wheeler, vous faites une première expérience avec un écran (comportement ondulatoire) et une seconde avec les télescopes (comportement corpusculaire).

    Il est donc logique que vous n'observiez pas la même chose dans l'exp. 1 et dans l'exp. 2.
    Je ne pense pas que c'est ce que freempi a en tête. Il a un écran, et des téléscopes distants. Le montage reste le même. A l'endroit où sont installés les téléscopes, on choisit localement et au dernier moment de les placer sur le chemin des ondes EM, ou de les placer de façon à ce que les ondes EM ne soient pas détectées. Dans les deux cas, de l'autre côté du montage, l'écran et la source d'électrons ne bougent pas.

    L'interprétation que tu donnais plus haut, par analogie avec l'expérience de la gomme quantique, est plausible : un montage permettant à des téléscopes de faire la différence entre les deux fentes, que ces téléscopes soient effectivement présents ou non, est un montage qui ne peut pas faire apparaître de figures d'interférences sur l'écran.
    Le résultat serait donc :
    -Téléscopes en place - Pas de franges
    -Téléscopes escamotés - Pas de franges

    Mais nous n'avons pour le moment pas établi que la mesure des ondes EM générées par le passage des électrons était bien une observable ayant comme valeurs propres le passage par une fente et le passage par l'autre fente.

    D'autres résultats expérimentaux alternatifs pourraient être :
    -Téléscopes en place, indiquent un passage par les deux fentes - Franges présentes
    -Téléscopes escamotés - Franges présentes

    Voire
    -Téléscopes en place, indiquent un passage par l'une ou l'autre des deux fentes - Franges présentes
    -Téléscopes escamotés - Franges présentes
    Dans ce dernier cas, il n'y aurait aucune intrication ou corrélation entre la grandeur mesurée par les téléscopes et le trajet des électrons.

    Citation Envoyé par mike.p Voir le message
    Ici, c'est plus compliqué car l'expérience n'est pas très claire, le moindre détail comptant. J'aimerais bien savoir quels seraient ces détecteurs permettant à longue distance et sur un temps court de percevoir l'électron et d'en déduire la source ...
    Bonne question. Il devrait s'agir d'une antenne métallique. Le passage d'un électron dans le vide à une certaine distance de cette antenne devrait géénrer un faible courant dans l'antenne à un instant t. Le passage d'un électron selon un trajet similaire, au même instant, mais à une distance légèrement plus grande de l'antenne devrait générer un courant d'intensité légèrement inférieure, à un instant t+e.
    La mesure de l'instant où le courant est généré dans l'antenne indique la voie emprunté par l'électron. S'il vaut t, l'électron a circulé dans la fente de gauche. S'il est détecté à l'instant t+e, l'électron a emprunté la fente de droite.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  27. #22
    mike.p

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Bonne question. Il devrait s'agir d'une antenne métallique. Le passage d'un électron dans le vide à une certaine distance de cette antenne devrait géénrer un faible courant dans l'antenne à un instant t.
    Re,

    Hypothèses : Il faut placer les détecteurs très loin derrière l'écran. C'est le champ généré par 1 électron. L'info d'avant l'impact est collectée après l'impact

    Que peut on mesurer si loin pendant si peu de temps ? Avec quelle marge d'erreur ?
    Surement juste assez pour que ca reste indéterminable

    C'est un grand mystère mathématique.

  28. #23
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par mike.p Voir le message
    Bonjour,

    mais pourquoi donc ? Ce sont les fondements du raisonnement scientifique , classique ou pas.
    Quelque part oui, mais la non localité a quand même mis a mal "mêmes causes, mêmes effets".

    Ici, c'est plus compliqué car l'expérience n'est pas très claire, le moindre détail comptant. J'aimerais bien savoir quels seraient ces détecteurs permettant à longue distance et sur un temps court de percevoir l'électron et d'en déduire la source ...
    Effectivement, c'est trop vague au niveau du protocole pour tirer des conclusions sur ce qui serait ou non observé, mais ce qui est important aussi, c'est que freempi comprenne bien que quelle que soit l'audace et l'ingéniosité de l'expérimentateur et la précision du dispositif, il ne peut pas transmettre une information plus rapide que c.

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Je ne pense pas que c'est ce que freempi a en tête. Il a un écran, et des téléscopes distants. Le montage reste le même. A l'endroit où sont installés les téléscopes, on choisit localement et au dernier moment de les placer sur le chemin des ondes EM, ou de les placer de façon à ce que les ondes EM ne soient pas détectées. Dans les deux cas, de l'autre côté du montage, l'écran et la source d'électrons ne bougent pas.

    L'interprétation que tu donnais plus haut, par analogie avec l'expérience de la gomme quantique, est plausible : un montage permettant à des téléscopes de faire la différence entre les deux fentes, que ces téléscopes soient effectivement présents ou non, est un montage qui ne peut pas faire apparaître de figures d'interférences sur l'écran.
    Le résultat serait donc :
    -Téléscopes en place - Pas de franges
    -Téléscopes escamotés - Pas de franges
    Hum, je ne sais pas.
    Dans l'expérience de pensée bien précise de J.Wheeler, il me semble que l'escamotage local (même au dernier moment) des télescopes doivent donner des franges.

    Mais nous n'avons pour le moment pas établi que la mesure des ondes EM générées par le passage des électrons était bien une observable ayant comme valeurs propres le passage par une fente et le passage par l'autre fente.
    Effectivement.

    Voire
    -Téléscopes en place, indiquent un passage par l'une ou l'autre des deux fentes - Franges présentes
    -Téléscopes escamotés - Franges présentes
    Dans ce dernier cas, il n'y aurait aucune intrication ou corrélation entre la grandeur mesurée par les téléscopes et le trajet des électrons.
    Oui, ou dit autrement, les franges présentes à l'instant t ne seraient pas celles causées par les électrons dont on a réussi à déterminer le parcours, mais seraient le résultat d'autres électrons dont on le parcours est forcément fondamentalement indéterminé...

    Citation Envoyé par mike.p Voir le message
    Re,

    Hypothèses : Il faut placer les détecteurs très loin derrière l'écran. C'est le champ généré par 1 électron. L'info d'avant l'impact est collectée après l'impact

    Que peut on mesurer si loin pendant si peu de temps ? Avec quelle marge d'erreur ?
    Surement juste assez pour que ca reste indéterminable
    Je pense aussi.

    Au mieux, si ça fonctionnait, on aurait un dispositif extrêmement compliqué qui déterminerait par quelle fentes sont passées chaque électron, avec les conséquences expérimentales que nous connaissons.

  29. #24
    Pio2001

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Je propose le montage ci-joint.

    En 1, on prépare une double fente avec une source d'électrons, et on dispose le tout de sorte que des franges apparaissent sur l'écran.
    Sans aucunement perturber le dispositif, on place à une certaine distance deux antennes reliées chacune à un oscilloscope. L'onde EM causée par le passage des électrons est symbolisée par des photons se propageant vers les antennes.
    L'antenne la plus proche de la source capte le passage des électrons avant celle située vers les fentes.

    En 2, on n'utilise plus qu'un seul oscilloscope, enregistrant les signaux issus des deux antennes sur ses deux voies A et B. On a en outre focalisé le faisceau électronique en direction de la fente de gauche afin d'étalonner le montage. On considère que les électrons se déplacent dans le vide à une vitesse inférieure à celle du signal électrique. On place ainsi une ligne à retard sur la voie A afin que le signal détecté arrive à peu près en même temps sur les deux voies. On place un ampli avant la ligne à retard pour provoquer la décohérence du signal, car en principe, le chemin suivi par les électrons étant indéterminé, les photons émis le sont aussi, et le signal enregistré par les antennes itou. Je n'ai pas représenté l'ampli sur la voie B.

    En 3, on focalise le faisceau sur la fente de droite afin de contrôler que l'oscilloscope affiche bien deux pics distincts, le signal de la voie B étant en retard par rapport à la configuration précédente.

    Enfin, on redéploie le faisceau électronique vers les deux fentes.
    Images attachées Images attachées
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  30. Publicité
  31. #25
    Pio2001

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Je vois les choses de la façon suivante : si les photons sont susceptibles, ne serait-ce qu'en principe, de porter l'information indiquant quelle fente les électrons ont traversé, alors l'écran n'exhibe aucune frange visible.
    Conséquence : lors d'une expérience de diffraction par une double fente avec des électrons, avec des franges sur l'écran, l'onde électromagnétique laissée par le passage des électrons ne peut pas indiquer quelle fente ils ont traversé.

    Corollaire : si on focalise le faisceau vers la fente de gauche, puis vers la fente de droite, l'onde EM émise par le passage de l'électron sera-t-elle identique dans les deux cas ? On serait tenté de dire "affectée d'une incertitude quantique plus grande que l'effet que l'on souhaite mesurer".

    Mais dans ce cas, si on imagine un accélérateur de particule à deux voies, guidant les électrons soit d'un côté, soit de l'autre, dans deux tunnels distants de plusieurs kilomètres, et qui se rejoignent à la fin avec des aimants infléchissant la trajectoire possible des électrons vers deux fentes, le passage des électrons dans l'un ou l'autre des deux tunnels pourra être mesuré sans ambiguïté. Dès lors, cela signifie-t-il qu'il est impossible de faire apparaître des franges sur un écran si le trajet des électrons a été dévié avant d'atteindre les fentes ? Cela ne paraît pas très logique...
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  32. #26
    invite34567123333
    Invité

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Je vois les choses de la façon suivante : si les photons sont susceptibles, ne serait-ce qu'en principe, de porter l'information indiquant quelle fente les électrons ont traversé, alors l'écran n'exhibe aucune frange visible.
    Conséquence : lors d'une expérience de diffraction par une double fente avec des électrons, avec des franges sur l'écran, l'onde électromagnétique laissée par le passage des électrons ne peut pas indiquer quelle fente ils ont traversé.
    Je suis complètement d'accord

    Corollaire : si on focalise le faisceau vers la fente de gauche, puis vers la fente de droite, l'onde EM émise par le passage de l'électron sera-t-elle identique dans les deux cas ? On serait tenté de dire "affectée d'une incertitude quantique plus grande que l'effet que l'on souhaite mesurer".
    Hum, je pense qu'on peut appliquer le même raisonnement que précédemment, à ceci près qu'au lieu d'avoir 50%/50% en F1/F2, on aura par exemple du 80%/20% et dans le cas précédemment cité où l'onde électromagnétique ne peut déterminer le trajet des électrons, alors on devrait avoir des franges moins contrastées ?

    Mais dans ce cas, si on imagine un accélérateur de particule à deux voies, guidant les électrons soit d'un côté, soit de l'autre, dans deux tunnels distants de plusieurs kilomètres, et qui se rejoignent à la fin avec des aimants infléchissant la trajectoire possible des électrons vers deux fentes, le passage des électrons dans l'un ou l'autre des deux tunnels pourra être mesuré sans ambiguïté. Dès lors, cela signifie-t-il qu'il est impossible de faire apparaître des franges sur un écran si le trajet des électrons a été dévié avant d'atteindre les fentes ? Cela ne paraît pas très logique...
    Question intéressante.

    En gros, cela ne revient-il pas à remplacer l'expérience des fentes de Young (avec la lumière) dans laquelle on a 1 source et 2 fentes, par une expérience où l'on aurait justes 2 sources indépendantes et rigoureusement identiques ?
    Si tel était le cas, qu'observerions nous alors sur l'écran ?
    Vous et moi connaissons la réponse

    Si maintenant (toujours avec la lumière) on mélange 2 faisceaux distincts d'égale intensité sur lesquels on a un contrôle exclusif avant de les diffuser sur 2 fentes, qu'observerions nous sur l'écran ?
    Dernière modification par invite34567123333 ; 27/07/2013 à 07h57.

  33. #27
    chaverondier

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Si on imagine un accélérateur de particule à deux voies, guidant les électrons soit d'un côté, soit de l'autre, dans deux tunnels distants de plusieurs kilomètres, et qui se rejoignent à la fin avec des aimants infléchissant la trajectoire possible des électrons vers deux fentes, le passage des électrons dans l'un ou l'autre des deux tunnels pourra être mesuré sans ambiguïté. Dès lors, cela signifie-t-il qu'il est impossible de faire apparaître des franges sur un écran si le trajet des électrons a été dévié avant d'atteindre les fentes ?...
    • Oui, c'est impossible si leur position est détectée (volontairement ou par décohérence) avant d'atteindre l'écran.
    • C'est au contraire possible (et même obligatoire) s'ils atteignent l'écran sans avoir laissé de trace irréversible de leur passage dans l'environnement.
    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Cela ne paraît pas très logique...
    C'est un comportement typique en mécanique quantique
    • soit, parmi plusieurs possibilités d'évolution, on détecte par quel chemin le système quantique considéré est passé (dans son espace des états dans le cas général). Dans ce cas les probabilités des différents chemins s'ajoutent,
    • soit on laisse le système évoluer à sa guise selon les différents chemins possibles sans qu'il soit possible de savoir par quel chemin il est passé (c'est à dire sans qu'il laisse une trace irréversible, enregistrée volontairement ou pas, de son passage par l'un des chemins). Dans ce cas ce sont les amplitudes de probabilité (les états quantiques) qui s'ajoutent.
    Un exemple typique de ce type de comportement est illustré par le Stern et Gerlach dit réversible imaginé par Wigner (1963) [1]. Dans cette expérience de pensée un (flux d') électron(s) dans un état initial de spin horizontal (right par exemple) est mis dans un état superposé de 2 positions suite à son passage dans un Stern et Gerlach à axe vertical. Chacune des deux composantes de l'état de position de l'électron suit une trajectoire distincte. Chacune de ces deux positions est alors corrélée à un état de spin vertical distinct :
    • up pour l'état de position de l'électron parcourant la trajectoire supérieure,
    • down pour l'état de position de l'électron parcourant la trajectoire inférieure.
    lpsi> = lup> lHello, je suis en haut !> + ldown> lCoucou, je suis en bas !>

    Si le passage de l'électron n'a pas laissé de trace irréversible de son passage dans l'une des deux branches (personne ne l'a entendu signaler sa présence ), les deux états peuvent à nouveau interférer en se recombinant par l'action de deux autres Stern et Gerlach successifs (suivant le premier), rassemblant à nouveau les deux états de position de l'électron en une seule composante de spin horizontal, c'est à dire faisant interférer les deux états de spin vertical. Il en résulte une restitution de l'électron en une seule position dans son état de spin horizontal initial lright> = lup>+ldown> (sous-entendu divisé par racine de deux). Les deux chemins ont pu interférer parce que le chemin de passage de l'électron n'a pas été détecté.

    Si, au contraire, l'électron laisse une trace irréversible (pléonasme mais bon) de son passage dans l'une des deux branches, la possibilité d'interférence entre les deux composantes d'état de spin vertical disparaît. L'électron se retrouve dans un état de spin vertical non superposé (up si son passage a été détecté dans la branche supérieure, down si son passage a été détecté dans la branche inférieure).

    [1] Decoherence and the transition from quantum to classical -- REVISITED Wojciech H. Zurek, 2003, coherence and measurement, figure 1, page 6 http://arxiv.org/abs/quantph/0306072

  34. #28
    alovesupreme

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Il y a aussi les cas intermédiaires.
    prenons une sources de photons sur l'axe de symétrie eclairant l'électron au passage
    deux capteurs F1 du coté de la fente A et F2 du coté de la fente B captent une photon ayant interagi avec l'electron
    Il y a une amplitude v pour electron en A et photon detecté par F1 = B et F2
    et une amplitude f pour A et F2 = B et F1.
    Le calul montre que pour f = 0 on n'est dans le cas sans interférence et que our |v| = |f| on a le cas interference "pur"
    Dans les autres cas on a un mélange des 2 qui peut varier de facon continue de l'un à l'autre.

  35. #29
    alovesupreme

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Les cas intermédiaires correspondent ils à de la décohérence partielle?

  36. #30
    alovesupreme

    Re : Un conseil de bouquin et une question sur la mesure en physique quantique

    Si un photon émis au centre des deux fentes interagit avec l'électron et est capté par F1 à gauche ou par F2 à droite, la probabilité pour que l'électron soit en x après passage des fentes et observation plus ou moins efficace est:
    (A(x) v + B(x) f)(A(x) v + B(x) f)* +
    (A(x) f + B(x) v)(A(x) f + B(x) v)*
    A(x) est l' amplitude complexe avec électron à gauche puis en x sur l'écran. Idem pour B.
    v est l'amplitude complexe pour que le capteur se déclenche du coté de la fente ou passe l'électron.
    et f l'amplitude pour que le détecteur indique alors l'autre coté.
    on a v2 + f2 = 1.

    si f = 0 la probabilité est la somme des carrés A2 + B2 (de meme que si v = 0!) pas de franges
    et si |v| = |f| on a proba = |A + B|2 (franges d'interférences).
    Dernière modification par alovesupreme ; 01/08/2013 à 17h58.

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