Dualité onde, corpuscule

[calculair]

Bonjour
La mécanique quantique introduit la dualité " Onde - corpuscule " avec le cela relation de Planck E = h f , la relation d'Einstein E = M C^2 et la relation de Broglie, Lambda = h /(mV )

Il semble que lorsqu'on fait des manip du type interférences particule par particule, la répartition des particules continue à se faire selon les lois ondulatoires. Je suppose que la diffraction suit également les lois des ondes.

Alors l'aspect ondulatoire est il associé à la particule, ou c'est le dispositif expérimental qui imprime des caractéristiques à l'espace ?

Si vous pouviez m'éclairer sur cette contradiction apparente , a moins que la réponse ne soit pas connue.

Merci de votre réponse en tachant ne pas utiliser des notions de physique trop modernes ( après 1970 si non j'aurais du mal à vous suivre )
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[Deedee81]

Salut,

Le caractère ondulatoire est un aspect intrinsèque de la particule. C'est assez évident (par exemple dans une expérience de Young on n'observe que le résultat, pas son comportement ondulatoire avant d'atteindre l'écran. Au contraire, si on essaie de mesurer au niveau des fentes, boum, plus d'interférences). La description des électrons autour d'un atome (pas Bohr !) montre aussi ce caractère ondulatoire évident, qui a des impacts majeurs sur les liaisons chimiques par exemple (et pas besoin de mesurer comment sont les liaisons électroniques dans une molécule pour constater que l'eau mouille ou que le sulfure d'hydrogène pue )

Je ne vois pas de contradiction (même apparente).

[calculair]

bonjour,

imaginons que l'expérience des trous young est faite avec un flux de particules de l'ordre 1 particule par minute ou seconde

les particules sur ll'ecran arrivent donc une par une, donc il n'y a pas d'interférence entre 2 ondes de particules. Malgré cela tout se passe comme si il y un effet mémoire et les particules se repartissent comme s'il y avait un champ d'inertference alors que les particules ne peuvent a priori interférer car trop rares ou hors du champ

D'ou la question: La fonction d'onde associée semble être une caractéristique extrinséque de la particule, car liée au dispositif expêrimental qui a modifié l'espace ?

[Amanuensis]

D'ou la question: La fonction d'onde associée semble être une caractéristique extrinséque de la particule, car liée au dispositif expêrimental qui a modifié l'espace ?

???

La fonction d'état est celle de la «particule», l'auto-interférence montre une non-localisation de la «particule». L'espace n'est pas affecté, et le dispositif expérimental révèle une propriété non locale de la «particule», en interagissant (de manière non locale) avec elle.

La figure d'interférence ne montre pas plus des interférences entre particules que la figure montrant la distribution des arrivées d'un pachinko ne montre des interférences entres les boules.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

les particules sur ll'ecran arrivent donc une par une, donc il n'y a pas d'interférence entre 2 ondes de particules.

Pourquoi les interférences devraient-elles concerner deux particules ? Tu as UNE particule, donc UNE onde, qui a DEUX chemins possibles => interférences.
C'est d'ailleurs comme cela qu'on calcule les franges d'interférence, par exemple dans le livre de Feynman.

[Deedee81]

Pourquoi les interférences devraient-elles concerner deux particules ? Tu as UNE particule, donc UNE onde, qui a DEUX chemins possibles => interférences.
C'est d'ailleurs comme cela qu'on calcule les franges d'interférence, par exemple dans le livre de Feynman.

Suite :

Ensuite, la répartition progressive après de nombreuses particules est juste une manifestation du caractère probabiliste, ni plus, ni moins.

[phys4]

les particules sur ll'ecran arrivent donc une par une, donc il n'y a pas d'interférence entre 2 ondes de particules.

Bonjour,
Il n'y a pas besoin de 2 particules pour avoir interférence, cela provient d'une vieille interprétation qui traitait le passage d'une particule par une fente comme une variable cachée.

En réalité , si le passage par l'une ou l'autre fente n'est pas mesuré, une seule particule possède une onde qui passe par les deux fentes à la fois et interfère avec elle-même.

[calculair]

bonjour,

J'aime bien ton explication, phys4, , l'onde associée passe par les 2 trous à la fois avec des intensités différentes.

Comment donc vérifier que la particule est bien passée , ou que son énergie E c'est bien partagée entre les 2 trous tel que E = k1 E + K2 E telque K1+K2 =1 ?

[Deedee81]

A noter que cette analyse avec "une particule" est resté longtemps plutôt théorique. Mais depuis, on a des dispositifs capables de générer UN photon à la fois, ce qui autorise toutes sortes d'expériences de ce type. C'est pas mal utilisé en optique quantique et aussi dans des expériences, justement, où on teste les fondements de la mécanique quantique (c'est d'ailleurs en lisant une description expérimentale de ce type du groupe Zeilinger que j'ai découvert ce type de dispositif. C'était dans une expérience de type Aspect où ils "bouchaient" le loophole des photons ratés en réussissant à atteindre un taux de détection suffisant pour éliminer toute interprétation, perverse, disant que les inégalités de Bell étaient respectées en prenant en compte les photons "ratés" par les détecteurs).

[Deedee81]

Comment donc vérifier que la particule est bien passée , ou que son énergie E c'est bien partagée entre les 2 trous tel que E = k1 E + K2 E telque K1+K2 =1 ?

Pour l'énergie c'est tintin car elle n'est pas locale. C'est une propriété de l'onde globale de la particule. Et d'ailleurs, si tu mesures le passage de la particule au niveau des fentes, tu auras toujours E en entier.

Sinon je me posais la question de savoir si on pouvait vérifier avec UNE seule particule, sans répéter l'expérience (pour accumuler les résultats et voir les figures d'interférences apparaitre), si effectivement il y avait interférences. Mais a priori je ne vois pas comment. (mais quelqu'un de malin ici va peut-être avoir une idée).

[Deedee81]

Sinon je me posais la question de savoir si on pouvait vérifier avec UNE seule particule, sans répéter l'expérience (pour accumuler les résultats et voir les figures d'interférences apparaitre), si effectivement il y avait interférences. Mais a priori je ne vois pas comment. (mais quelqu'un de malin ici va peut-être avoir une idée).

Hummm.... Je me répond à moi-même. Ca doit être possible car on peut avoir un opérateur (hermitique, un observable) indiquant si un état est telle ou telle superposition quantique (ici la superposition de passage par les deux fentes). J'avais vu un exemple dans un article de Rovelli, mais écrire un tel opérateur est exercice facile.

Ceci dit, entre pondre un opérateur mathématique et trouver un dispositif expérimental, il y a de la marge. Peut-être avec un dispositif de type Elitzur-Vaidman ? (interférences totale, ça passe ou pas, à 100%). Mais en plus, restera la question de savoir si cela a déjà été fait (suffit pas de dire "c'est possible")

[calculair]

On peut tenter de faire la manip avec des électrons peut être ?

Quid la façon de détecter le passage d'un électron ? J'avoue que je n'ose pas trop proposer des solutions qui marchent à l'échelle macroscopique ? Mais si elle restent acceptables à l'échelle quantique c'est peut être une façon d'aborder le problème expérimental...

[Amanuensis]

Sinon je me posais la question de savoir si on pouvait vérifier avec UNE seule particule, sans répéter l'expérience (pour accumuler les résultats et voir les figures d'interférences apparaitre), si effectivement il y avait interférences.

Pour moi, la réponse est non, et cette réponse est juste une manière particulière de présenter l'indétermination propre à la physique quantique.

Ou encore, se poser cette question, c'est chercher à échapper à cette indétermination intrinsèque à la théorie, cet aspect qui agace, gêne, perturbe, etc., nombre de ceux affrontant la physique quantique et ses conséquences.

[calculair]

bonjour,

une façon de vérifier le caractère ondulatoire des particules est d'observer si possible la diffraction des particules par une ouverture circulaire par exemple ou la diffraction par une lame " de couteau" ou autre type de diffraction avec un flux très faible de particules

[Deedee81]

Salut,

une façon de vérifier le caractère ondulatoire des particules est d'observer si possible la diffraction des particules par une ouverture circulaire par exemple ou la diffraction par une lame " de couteau" ou autre type de diffraction avec un flux très faible de particules

En fait, ça on l'a déjà dans Young : les deux premières fentes dispersent les particules par diffraction. Mais amha ce n'est pas suffisant car on peut toujours objecter que les particules rebondissent sur les bords du trou.

[calculair]

La diffraction fait également des franges car les effets périodiques se manifestent. Dans le cas de particules uniques c'est peut être different, notamment si le trou est très petit. Je veux dire de la dimension de la particule.

Il faudrait que je reprenne la demonstration de la diffraction en optique ondulatoire ( spirale de cornu ) pour analyser la situation décrite ci dessus.

Salut,



En fait, ça on l'a déjà dans Young : les deux premières fentes dispersent les particules par diffraction. Mais amha ce n'est pas suffisant car on peut toujours objecter que les particules rebondissent sur les bords du trou.

[azizovsky]

Alors l'aspect ondulatoire est il associé à la particule, ou c'est le dispositif expérimental qui imprime des caractéristiques à l'espace ?

Bonjour calculair, une très bonne question, mais comment la démonter expérimentalement? (à toi de jouer )

[calculair]

Bonjour, C'est un peu vache de me renvoyer la question alors que je ne suis pas un expert en mécanique quantique ondulatoire....


Si je fais le bilan des choses qui ont été dites

Le caractère ondulatoire est indivisible même s'il est etendu à une zone de l'espace ( l'énergie ne passe que par 1 seul trou Young à le fois ).

Il me semble que le terme particule est mal choisi , ( terme historique sans doute ) , il me semble qu'il faut dire " OBJET" sans vraiment définir ce type d'objet.

Quid de la diffraction par un seul trou ? je n'ai pas eu de réponse. Je pense que l'on observe les même figures de diffraction qu'en optique ( mais je n'ai aucune confirmation ).

Quand à la question que tu poses azizovsky , je vais y réfléchir......

Bonjour calculair, une très bonne question, mais comment la démonter expérimentalement? (à toi de jouer )

[Deedee81]

Salut,

Quid de la diffraction par un seul trou ? je n'ai pas eu de réponse. Je pense que l'on observe les même figures de diffraction qu'en optique ( mais je n'ai aucune confirmation ).

La réponse est oui.

On utilise les phénomènes de diffraction avec des neutrons, par exemple, pour sonder des matériaux.

Mais on l'utilise aussi avec des électrons. Par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffra...%C3%A9lectrons

[viiksu]

Je crois que les difficultés d'interprétation de la physique quantique tient à notre culture classique qui consiste à interpréter les particules comme des particules à savoir des petites billes. Hors les particules sont des ondes on le voit bien avec la lumière avant Einstein et l'effet photoélectrique on considérait la lumière comme une pure onde et cela fonctionnait très bien. En théorie quantique des champs toutes les particules élémentaires même massives sont des champs ou ondes.

Ce n'est que lorsqu'elle interagit avec un appareil de mesure classique que la particule se matérialise, se localise. Alors oui le photon, l'électron et même l'atome uniques passent à la fois par les deux fentes d'Young. Pour comprendre un système quantique on est obligé de passer par le formalisme et les règles qui la sous tendent (espace de Hilbert, kets) sinon c'est peine perdue.

C'est pourquoi on lit des âneries dans certains articles de vulgarisation du genre la particule a remonté le temps.

[calculair]

Bonjour,

La phrase "Alors oui le photon, l'électron et même l'atome uniques passent à la fois par les deux fentes d'Young." et aussi "Ce n'est que lorsqu'elle interagit avec un appareil de mesure classique que la particule se matérialise, se localise" pose un vraie problème expérimental et théorique.
(
La description mathématique par des équations de la physique sont une modélisation qui ne décrit pas forcement la réalité ( comment vérifier que 'electron passe par les 2 trous à la fois ???, surtout quand tu ajoutes c'est quand elle réagit avec l'appareil que mesure qu'elle se matérialise ???)

Ma vision actuelle de la chose c'est que l'onde est un paquet associé à la chose et est indivisible. Des questions de posent comme :
1) polarisation de ces ondes
2) synchronisation et phases relatives de ces ondes entre 2 objets ou particules de même nature
3) eventuellement interaction entre 2 ondes voisines

[viiksu]

Toutes les théories sans exception sont des modélisations d'une réalité qui in fine nous échappe cela ne les empêche pas de très bien fonctionner. Newton postulait une action à distance instantanée de la gravitation et ça marche pour tout le système solaire (sauf Mercure) mais qu'est-ce qu'une force aussi fantomatique?

[calculair]

Je le nie pas... mais il faut trouver tout de même des concepts adaptés à notre logique pour tenter de comprendre et préciser les choses. Si on on arrive plus à se fabriquer des images, la théorie s'enfonce dans des descriptions invérifiables expérimentalement... Alors cela est il encore de la physique?. Ces réflexions 100% théoriques sont certes nécessaires, trouver des avancées conceptuelles nouvelles. Ce qui est fondamental en physique c'est la preuve par l'expérience...Une théorie invérifiable expérimentalement est elle encore une théorie physique ??

Heureusement que Mercure ne suit pas rigoureusement Newton pour Einstein...?

Toutes les théories sans exception sont des modélisations d'une réalité qui in fine nous échappe cela ne les empêche pas de très bien fonctionner. Newton postulait une action à distance instantanée de la gravitation et ça marche pour tout le système solaire (sauf Mercure) mais qu'est-ce qu'une force aussi fantomatique?

[viiksu]

Il se trouve que la physique quantique heurte notre entendement classique alors que l'on est habitué depuis toujours à voir tomber les pommes mais cela ne change rien a sa validité , la physique quantique est peut-être la théorie qui est la plus vérifiée expérimentalement, la plus opérationnelle et qui a des impacts technologiques dans la vie de tous les jours immenses : processeurs, lasers, quantum dots, cryptographie, nanotechnos ...

[Deedee81]

Salut,

Attention de ne pas tatouiller résultats théoriques, résultats expérimentaux et interprétations (qui par construction est non réfutable). Avec la MQ ont fait vite de la soupe (et pas seulement de la soupe de quarks et gluons )

[Deedee81]

Croisement. Je répondais à calculair, mais, bon, ma remarque a un caractère général.

Il se trouve que la physique quantique heurte notre entendement classique

En fonction de ses penchants philo et en choisissant une bonne interprétation, on peut minimiser les difficultés. Mais, quoi qu'on fasse, la MQ aura toujours des comportements contre-intuitifs (intuition issue du quotidien "classique").

[viiksu]

C'est ce qui fait la beauté de la chose une théorie qui nous dépasse et que l'on a quand même inventée. La RG est finalement moins contre-intuitive car la surface de la terre est un être courbé à deux dimensions donc on peut intuiter plus facilement à mon avis ces notions de courbure d'espace pour le temps c'est moins évident.

[Deedee81]

C'est ce qui fait la beauté de la chose une théorie qui nous dépasse et que l'on a quand même inventée. La RG est finalement moins contre-intuitive car la surface de la terre est un être courbé à deux dimensions donc on peut intuiter plus facilement à mon avis ces notions de courbure d'espace pour le temps c'est moins évident.

Cela se voit d'ailleurs dans la naissance de la MQ. Après quelques aspects phénoménologiques (découverte de la quantification du champ électromagnétique, spectre des atomes) et quelques bricolages (atome de Bohr), la première formulation de la MQ fut celle de Heisenberg (avant Schrödinger), Born et Jordan : elle était profondément abstraite, avec ce qui fut appelé des "listes de blanchissage", les valeur de la position et de l'impulsion étaient représentées par des listes (en fait les spectres des opérateurs) et la multiplication était matricielle (il a même réinventé ça sans le savoir, les matrices n'étaient pas très utilisées par les physiciens à l'époque).

Einstein reprocha ce côté extrêmement abstrait (en plus de reprocher l'interprétation philosophique de Bohr).

Plus tard, après Schrödinger, je crois que c'est Dirac qui démontra que le formalisme matriciel et le formalisme des fonctions d'onde étaient (physiquement) équivalents.

[calculair]

Bonjour

"l se trouve que la physique quantique heurte notre entendement classique alors que l'on est habitué depuis toujours à voir tomber les pommes mais cela ne change rien a sa validité , la physique quantique est peut-être la théorie qui est la plus vérifiée expérimentalement, la plus opérationnelle et qui a des impacts technologiques dans la vie de tous les jours immenses : processeurs, lasers, quantum dots, cryptographie, nanotechnos ..."

Heureusement qu les physiciens et théoriciens ne sont des gens 100% farfeulu .... leurs cogitations sont presque justes et les applications experimentales ou technologiques sont utiles. Cela ne signifie pas qu'elles sont 100% exactes. Je ne prend pas de risque démesuré si j'annonce ici qu'il y a quelques approximations dans la mécanique quantique ou dans la relativité générale, même si je ne maitrise pas ces sciences.

La physique à horreur des discontinuités Le Big Bang en est une, les Trous Noirs en sont une autre, il y en a peut être d'autres.... Cela semble prouver qu'il nous faut trouver un esprit génial qui aura la bonne idée ou la bonne vision des choses pour franchir ces discontinuités apparentes.

En fait pour revenir à nos objets vibratoires je reviens à mes 3 questions:

1) polarisation de ces ondes
2) synchronisation et phases relatives de ces ondes entre 2 objets ou particules de même nature
3) eventuellement interaction entre 2 ondes voisines

De plus je ne sais pas si cela à un sens de les poser de cette façon

[Deedee81]

Attention, la MQ est particulièrement difficile à déboulonner (et même à amender).
Regarde ses postulats.
(par exemple la représentation par espace de Hilbert est extrêmement générale, la linéarité et la formulation unitaire sont liés à la conservation des probabilités (*))
(*) l'ensemble des possibilités doit forcément faire 100%.

Par contre, beaucoup de théories/modèles construits dessus sont effectivement des approximations. C'est toujours comme ça en physique.
Schrödinger est l'approximation non relativiste.
Dirac est l'approximation à nombre invariant de particules.
La théorie quantique des champs perturbative est une approximation à basse énergie (tout est relatif, avec le LHC c'est encore bon).
Etc.....

Mais comme tous ses aspects étranges sont liés surtout aux postulats de base...... cela semble inévitable.

P.S. :
je ne comprend pas bien les questions. Qu'est-ce que tu demandes en fait ? Le (1) comment c'est formulé ? Le (2) qui veut synchroniser ???? Le (3) comment c'est formulé ? Ou si c'est possible ???