Double fente, photon unique et ecran incliné

[moijdikssékool]

hello
Si je résume l'expérience
on a un écran éclairé via deux fentes traversées par des photons uniques (dont la source émet au travers d'optiques permettant d' "éclairer" les deux fentes à la fois)
Lorsque l'on bouche une fente, on observe une distribution aléatoire poissonienne sur l'écran, rectiligne (la forme de la fente), on en conclu l'état corpusculaire du photon
Lorsque l'on en bouche aucune, on observe des interférences, résultat d'une distribution poissonienne sous forme de franges verticales, on en conclu l'état à la fois corpusculaire et ondulatoire du photon
Et d'en arriver à parler de réduction du paquet d'onde
Soit! Disons, pour simplifier, que le photon, lorsqu'il "passe les deux fentes à la fois" se divise en deux paquets d'onde et que ceux-ci interfèrent lorsqu'ils se réduisent à un point sur l'écran. C'est une image, elle pose un problème?
Pour qu'ils interfèrent, il faut qu'ils se 'voient', par on ne sait quel canal quantique, mais surtout qu'ils soient en présence. Donc j'ai une question: à partir de quand cette relation s'effectue? Par exemple si l'on pivotait l'écran, (un bord se rapprochant de l'une des fentes, l'autre s'éloignant de l'autre fente, l'écran restant vertical), qu'y verrait-on? une distribution poissonienne aléatoire d'un côté, et des franges d'interférence de l'autre? ou que des franges?
Et en faisant pivoter l'écran autour de son axe horizontal?
Parceque, si le bord de l'écran se rapproche suffisamment d'une fente pour que l'opération ressemble à mettre un bouchon sur une fente pour obtenir l'état corpusculaire du photon, on devrait voir sur l'écran un dégradé poissonien aléatoire évoluant (sur la longueur de l'écran) vers des franges. Cela viendrait du fait que si l'écran est très proche des fentes, d'une distance petite par rapport à la distance entre les franges, on n'observe pas de franges mais deux taches de distribution poissonienne qui s'agrandissent si l'on éloigne l'écran et qui finissent par interférer si l'on éloigne encore. J'ose espérer... c'est bien ça? Si vous avez un cliché sous la main de l'expérience avec l'écran pivoté, il me paraît au moins pédagogique...
Mais sinon, ce genre d'expérience ne suffit-il pas pour dire que l'expérience de retard de Wheeler n'a pas de pertinence? on voit bien que le photon ne prend son état (sa position sur l'écran) qu'en arrivant sur l'écran via une réduction de paquet d'onde, et non suivant un 'état passé dépendant du futur', conclusion à laquelle je n'ai peut-être en fait rien compris
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[jacquolintégrateur]

Bonjour
Pas de noeud au cerveau !! On peut procéder (soi même si on le souhaite!!) à l'expérience des franges créées derrières des fentes d'Young, en s'arrangeant pour qu'il n'y ait jamais, en moyenne, qu'un seul photon dans l'appareil: il suffit d'utiliser une ampoule sous alimentée et d'interposer des écrans. Derrière les deux fentes, éclairées (très chichement !!) simultanément, on remplace l'écran par un appareil photo, numérique ou non et on laisse fonctionner un certain temps. Comme il n'y a jamais qu'un photon en service, on s'attendrait à observer les images bruitées des deux fentes... He bien, ce n'est absolument pas le cas: on observe de parfaites franges d'interférences !! Tout se passe comme si chaque photon individuel, qui traverse le système, interférait avec ceux qui sont passés avant ou qui passeront après !! Cette expérience a été faite très tôt, au début des réflexions sur la MQ et a, bien entendu, beaucoup influencé les physiciens.
Rappelons cette boutade de Richard Feynman:" si quelqu'un vous dit qu'il a compris la MQ, vous pouvez le traiter de menteur !"
Cordialement

[albanxiii]

Bonjour,

Lorsque l'on bouche une fente, on observe une distribution aléatoire poissonienne sur l'écran, rectiligne (la forme de la fente), on en conclu l'état corpusculaire du photon
Lorsque l'on en bouche aucune, on observe des interférences, résultat d'une distribution poissonienne sous forme de franges verticales, on en conclu l'état à la fois corpusculaire et ondulatoire du photon
Et d'en arriver à parler de réduction du paquet d'onde

Ça c'était en 1900... la mécanique quantique a résolu ce problème, il suffi d'appliquer ses principes et on n'a plus cette saloperie de dualité onde corpuscule (*) qui gangrène la vulgarisation.

Suggestion de lecture : "lumière et matière" de R.P. Feynman.

(*) à égalité avec la "principe d'incertitude de Heinsenberg" au niveau des méfaits produits.

[moijdikssékool]

une ampoule sous alimentée

si j'ai bien compris l'expérience, il faut une source à photon unique et une distribution du nombre de photon 'autour de 1'

dualité onde corpuscule

et bien sur le cliché, on devrait voir d'un côté l'état corpuscule, de l'autre l'état ondulatoire et entre les deux, les deux à la fois, c'est à dire l'état onde-corpuscule, non?
Enfin, je voudrais être sûr de ce que l'on entend par ce double état possible de la lumière: si double état il y a, on devrait pouvoir les superposer

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

si j'ai bien compris l'expérience, il faut une source à photon unique et une distribution du nombre de photon 'autour de 1'

Ca se fait facilement maintenant (mais je ne sais pas trop comment, en tout pas avec une lampe à incandescence ).

et bien sur le cliché, on devrait voir d'un côté l'état corpuscule, de l'autre l'état ondulatoire et entre les deux, les deux à la fois, c'est à dire l'état onde-corpuscule, non?
Enfin, je voudrais être sûr de ce que l'on entend par ce double état possible de la lumière: si double état il y a, on devrait pouvoir les superposer

"double état" est en fait mal dit selon moi. C'est simplement qu'une particule quantique :
- se comporte/se propage comme une onde
- interagit (avec un appareil, une autre particule,...) toujours ponctuellement
Ni plus, ni moins.

[moijdikssékool]

Ni plus, ni moins

si ces deux états ne se superposent pas, que va-t-on alors trouver alors sur le cliché? rien? J'aurais plutôt tendance à dire que l'on va observer un dégradé partant d'une distribution poissonienne aléatoire jusqu'à une distribution sous forme de frange. La zone centrale de ce dégradé n'est ni l'une ni l'autre, ce serait l'état dual...

[moijdikssékool]

Ca se fait facilement maintenant (mais je ne sais pas trop comment, en tout pas avec une lampe à incandescence

pardon, je voulais dire:

si j'ai bien compris l'expérience, il faut une source à photon unique et non une distribution du nombre de photon 'autour de 1'

[Deedee81]

si ces deux états ne se superposent pas, que va-t-on alors trouver alors sur le cliché? rien? J'aurais plutôt tendance à dire que l'on va observer un dégradé partant d'une distribution poissonienne aléatoire jusqu'à une distribution sous forme de frange. La zone centrale de ce dégradé n'est ni l'une ni l'autre, ce serait l'état dual...

Ce n'est pas poissonien (dans le temps oui, mais pas dans la distribution spatiale des impacts), mais sinon oui, on a apparition progressive des franges. Exactement de la même manière qu'avec pleins de photons (ou autres) envoyés en même temps.

Voici par exemple thèse complète sur le sujet :
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00281163/document

[moijdikssékool]

on y lit

Nous concluerons sur la necessité de considerer que l’etat de lumière se comporte simultanement comme une onde et une particule, bien que ces deux representations classiques soient mutuellement exclusives

Une telle conclusion indiquerait une non apparition progressive de franges, mais une limite franche entre les deux états...

[moijdikssékool]

du coup on pourrait refaire l'expérience de Wheeler avec cet état dual. Si on place une double fente, un écran pivoté à leur sortie à la place du premier miroir dans l'expérience de la vidéo de l'article FS, les bras de l'interféromètre prenant leur source au milieu de l'écran (ou au milieu du dégradé représentant l'état dual), le résultat au niveau des détecteurs devrait être un mix entre l'état corpusculaire et ondulatoire si l'on laisse le deuxième miroir: un excès dans le détecteur 1 et des détections dans le détecteur 2. A priori, on devrait avoir un alpha = 0.5 (ou 0.63 vu que le bruit est autour de 0.13)

[Deedee81]

Une telle conclusion indiquerait une non apparition progressive de franges, mais une limite franche entre les deux états...

Mais c'est bien une apparition progressive (d'ailleurs comment pourrait-il en être autrement ? Sur la cible, tu as un point, puis deux, puis trois, ..... Ca ne saurait pas devenir des franges brusquement !!!!)

D'ailleurs, je déteste cette description "dualité onde-particule". Elle est plus fausse et trompeuse qu'autre chose. D'ailleurs, même son auteur (Bohr) l'avait laissé tombée pour passer à une dualité cinématique-dynamique, beaucoup plus juste (on en parle dans l'Encyclopédie de Stanford, mais je ne sais plus quel article, celui sur l'interprétation de Copenhague ? A vérifier).

Je préfère dire que les particules quantiques sont des ondes, tout le temps, toujours. Mais des ondes non classiques :
- valeurs quantifiées de certaines grandeurs (par exemple l'énergie totale de l'onde), bien que ce soit un aspect non classique mais mineur.
- interactions ponctuelles (mais on a déjà ça avec des ondes classiques comme les champs EM, et c'est surtout une question d'interprétation de la MQ, c'est lié au caractère probabiliste).
- et surtout, là c'est majeur, une onde à plusieurs particules n'est pas une somme de plusieurs ondes mais UNE onde dépendant de plusieurs paramètres (N*3+1, N = nombre de particules). Ce qui autorise des effets tel que l'intrication.

[moijdikssékool]

Mais c'est bien une apparition progressive

et bien on aurait pu penser que, sinon, il existait alors un phénomène qui empêche le mélange...

donc je récapitule lorsque l'on a deux fentes: si l'écran est perpendiculaire, les photons se comporte comme une onde sur toute la surface alors que si l'on rapproche et pivote l'écran, on y trouve trois zones dont celle du milieu, le dégradé. Si on place les bras de l'interféromètre au travers d'un trou sur cet écran (suffit de déplacer l'écran dans son plan), il y pénètrerait alors soit un photon unique (un paquet unique) soit un couple de deux paquets qui interfèrent pour afficher des franges. Si l'on reprend donc l'expérience de Aspect (décrite par la vidéo), on ne devrait donc avoir un résultat différent de alpha= 0.13 (second miroir ôté) pour décrire l'aspect particule et de 1 (second miroir en place) pour décrire l'aspect onde (je reprends les noms donnés dans la vidéo), mais le résultat du détecteur de coïncidence change suivant l'endroit où l'on place les bras: de 0.13 min à 1 max en passant par toutes les valeurs de gauche à droite de l'écran

Mais j'ai quand même un petit souci, ou alors ça décrit un phénomène qui ne me rappelle rien, même si ça s'explique très bien avec cette histoire de paquets qui se réduisent:
la forme générale de l'écran semble influer le comportement des photons

[moijdikssékool]

la forme générale de l'écran semble influer le comportement des photons

ouai en fait non, c'est juste la distance aux fentes qui influe

une onde à plusieurs particules n'est pas une somme de plusieurs ondes mais UNE onde dépendant de plusieurs paramètres (N*3+1, N = nombre de particules). Ce qui autorise des effets tel que l'intrication

c'est dans le bouquin de Feynman?

[Deedee81]

Salut,

c'est dans le bouquin de Feynman?

Ouais, évidemment. C'est le B.A.BA de la mécanique quantique. Il aborde des systèmes multi-particules (comme l'atome d'hydrogène).
EDIT par contre, il n'aborde pas explicitement le sujet de l'intrication.