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Information sur le chemin dans un stern gerlach



  1. #1
    invite54165721

    Information sur le chemin dans un stern gerlach


    ------

    bonsoir a tous.
    je me pose une question bizarroide sur un electron traversant un stern et gerlach.

    je suppose qu'un électron témoin placé au dessus ne déviera pas de facon a donner une indication sur le chemin
    suivi up ou down. il ne va rien mesurer.

    pour mesurer un tel chemin on met habituellement des obstacles sur ces chemins qui y laissent des marques.
    on les empeche ainsi de poursuivre leur chemin.

    j'imagine maintenant qu'on a a la place de ces obstacles des pieges electromagnétiques dans lequel notre électron
    ne pourra s'échapper.
    Pourra t on savoir si l'un des deux pieges est vide et l'autre contient un electron piégé? a t on fait ainsi une mesure?
    notre electron témoin va t il etre plus attiré d'un coté?

    -----

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  3. #2
    invite54165721

    Re : information sur le chemin dans un stern gerlach

    ou alors deux cavités dans les bras d'un interférometres. les particules n'ont plus a etre chargées.
    l'une doit devenir plus énergérique. y a t il alors mesure de chemin?

  4. #3
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    la situation semble étonnante avec ces deux pieges sur chacun des bras de l'interférometre. en effet une fois que la particule est
    bloquée dans ce systeme de deux cavités on a deux possibilités, ou bien on est dans un cas de superposition ou alors il y a eu mesure et la particule est dans l'un des deux
    La superposition est problematique car on peut alors retirer l'interférometre et on se retrouverait avec un chat de schrodinger macroscopique.
    dans l'autre cas comment s'est fait la mesure? ou est codé le résultat? (j'ai pensé a des masses différentes mais ca reste a voir)

  5. #4
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    si la particule est piégée dans une cavité son impulsion ne peut etre constante. et son spin?

  6. #5
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    on dit souvent que pour distinguer une interaction d'une mesure la fuite irreversible d'information dans l'environnement
    caractérise une mesuire et pas une intéraction générale.
    prenez un Stern et Gerlach ou il y a un seul détecteut supposé parfait sur la voie haute.
    des particules sont envoyées dedant a rythme régulier. une fois sur deux quand le spin est up il y a un click electronique audible par tous ou une tache macroscopique sur un écran. il y a eu mesure.
    et une fois sur deux rien de tout cela. rien dans l'environnement. et pourtant mettez un second SG en série derriere le premier
    avec un détecteur sur chaque chemin. vous pouvez parier a 10 contre 1 que si le premier n'a pas cliqué dans le premier, il sera
    mesuré down dans le second. il y a donc bien eu mesure dans le premier et une mesure répétée a donné le meme résultat.
    si l'on croit au collapse physique brutal il a lieu ou et quand dans le premier? et la fuite dans l'environnement ou est elle dans le premier cas?
    en revanche dans les deux cas il y a eu diminution suffisante du nombre de ddl de la particule ce qui a suffit a ce qu'il y aie mesure.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Deedee81

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Salut,

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    je me pose une question bizarroide sur un electron traversant un stern et gerlach.

    je suppose qu'un électron témoin placé au dessus ne déviera pas de facon a donner une indication sur le chemin
    suivi up ou down. il ne va rien mesurer.

    pour mesurer un tel chemin on met habituellement des obstacles sur ces chemins qui y laissent des marques.
    on les empeche ainsi de poursuivre leur chemin.

    j'imagine maintenant qu'on a a la place de ces obstacles des pieges electromagnétiques dans lequel notre électron
    ne pourra s'échapper.
    Pourra t on savoir si l'un des deux pieges est vide et l'autre contient un electron piégé? a t on fait ainsi une mesure?
    notre electron témoin va t il etre plus attiré d'un coté?
    Je ne vois vraiment pas bien ce que tu veux faire. Un pt'tit schéma serait peut-être utile pour visualiser.

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    on dit souvent que pour distinguer une interaction d'une mesure la fuite irreversible d'information dans l'environnement
    caractérise une mesuire et pas une intéraction générale.
    prenez un Stern et Gerlach ou il y a un seul détecteut supposé parfait sur la voie haute.
    des particules sont envoyées dedant a rythme régulier. une fois sur deux quand le spin est up il y a un click electronique audible par tous ou une tache macroscopique sur un écran. il y a eu mesure.
    et une fois sur deux rien de tout cela. rien dans l'environnement. et pourtant mettez un second SG en série derriere le premier
    avec un détecteur sur chaque chemin. vous pouvez parier a 10 contre 1 que si le premier n'a pas cliqué dans le premier, il sera
    mesuré down dans le second. il y a donc bien eu mesure dans le premier et une mesure répétée a donné le meme résultat.
    si l'on croit au collapse physique brutal il a lieu ou et quand dans le premier? et la fuite dans l'environnement ou est elle dans le premier cas?
    en revanche dans les deux cas il y a eu diminution suffisante du nombre de ddl de la particule ce qui a suffit a ce qu'il y aie mesure.
    Je ne suis pas adepte du collapse physique (mais c'est normalement non réfutable, en tout cas avec nos moyens). Mais ce que tu décrits est typiquement une mesure sans interaction. Deux cas sont possibles :

    - l'électron est initialement down. Donc c'est bien normal qu'il n'y ait pas de click et qu'on le trouve down dans le second appareil
    - l'électron est un état superposé up + down. Dans ce cas le premier appareil modifie l'état, même en l'absence de click, et il sort dans l'état down
    (on peut le décrire sans collapse mais c'est une complication inutile ici et on peut parfaitement le voir comme étant un collapse)
    On pourrait qualifier ça aussi "d'interaction ne produisant pas d'effet mesurable : le click".
    Mais on qualifie cela plutôt de "sans interaction", par comparaison à la physique classique, mais c'est vrai qu'en MQ c'est un peu plus ambigu que cela à cause des superpositions quantiques.
    Dernière modification par Deedee81 ; 17/01/2019 à 09h43.
    Keep it simple stupid

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  10. #7
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    pour les deux chemins voir cette figure

    sur le chemin du haut au milieu on peut mettre un détecteur. un ecran , une cavité dans laquelle la particule ne pourra pas sortir etc. Dans tous les cas si la particule initialement a spin u + d est détectée sur le chemin haut il y aura un phénomene macroscopique observable signalant un electron up et sinon en son absence on aura un electron down qui sera passé par le bas. ca ne pose aucun probleme d'un point de vue classique.

    ma question est relative a la présentation qui est faite en mq de ce qui caractérise une mesure. elle est généralement associée a l'existence d'une amplification macroscopique sur laquelle differents observateurs peuvent tomber d'accord. a mon avis ca n'a rien a voir avec le collapse.
    alors quand il y a absence d'une détection macroscopique sur le chemin haut je considere qu'il y a eu mesure meme au sens quantique. Mais il
    me manque alors quelque chose dans l'explication habituelle.
    il y a un point commun que je retrouve dans tous les cas c'est que la particule a mesurer qui avait une impulsion donnée et donc reposant sur
    tous les ddl de l'espace se trouve pour la mesure face a un appareil qui lui interdit l'acces a certains (les positions derriere l'ecran en haut vers
    la droite. cette limitation me semble etre commune a toutes les mesures quantiques individuelles avec ou sans fuite dans l'environnement.

  11. #8
    Deedee81

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    La figure ne m'aide pas (je connais) mais de toute fçaon, ça va, je crois que j'ai compris

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    ma question est relative a la présentation qui est faite en mq de ce qui caractérise une mesure. elle est généralement associée a l'existence d'une amplification macroscopique sur laquelle differents observateurs peuvent tomber d'accord. a mon avis ca n'a rien a voir avec le collapse.
    Non, en effet. Et d'ailleurs le "schéma de von Neuman", sépare nettement la partie "mesure/interaction/micro/macro" du collapse proprement dit.
    Il y aurait quand même pas mal à dire mais je veux éviter de trop dériver.

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    alors quand il y a absence d'une détection macroscopique sur le chemin haut je considere qu'il y a eu mesure meme au sens quantique. Mais il
    me manque alors quelque chose dans l'explication habituelle.
    Le fait qu'on modifie la trajectoire de l'électron (c'est le cas ici, il est piégé) est suffisant, même pas besoin de "l'observer" (humainement parlant). Ca suffit pour altérer le résultat.
    C'est un peu ce que tu disais dans la suite d'ailleurs.

    Y pas vraiment de mystère ici (y a des trucs franchement plus tordus en MQ).
    Keep it simple stupid

  12. #9
    samudam

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Bonjour, juste une remarque: l'expérience de Stern et Gerlach concernait des atomes d'argent.
    Mott, Pauli, et Bohr, ont montré que la même expérience est impossible avec des électrons (un effet de la force de Lorenz combinée aux relations d'incertitudes, qui "disperserai" tellement le faisceau que la mesure de la séparation due au spin serai impossible).
    Des variantes ont été proposées pour contourner ce problème, mais à ma connaissance (très limitée aujourd'hui même si j'avais lu l'article originel de Mott il y a longtemps !), aucune expérience type S&G n'a été réalisée avec des électrons. Mais bien entendu il existe d'autres dispositifs pour mesurer leur spin, justement le détecteur de Mott par exemple.

  13. #10
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Merci Samudam je croyais que ca marchait avec des electrons.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message

    Le fait qu'on modifie la trajectoire de l'électron (c'est le cas ici, il est piégé) est suffisant, même pas besoin de "l'observer" (humainement parlant). Ca suffit pour altérer le résultat.

    Y pas vraiment de mystère ici
    pas vraiment de mystere et pas vraiment non plus de définition du quand y a t il eu mesure.

  14. #11
    Pio2001

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    il y a un point commun que je retrouve dans tous les cas c'est que la particule a mesurer qui avait une impulsion donnée et donc reposant sur
    tous les ddl de l'espace se trouve pour la mesure face a un appareil qui lui interdit l'acces a certains (les positions derriere l'ecran en haut vers
    la droite. cette limitation me semble etre commune a toutes les mesures quantiques individuelles avec ou sans fuite dans l'environnement.
    Oui, pour moi c'est un point important : on interdit certains résultats. Dès lors, on ne doit plus considérer que la fonction d'onde initiale est une superposition incluant ces résultats.

    Tant que l'électron n'a pas franchi le milieu du premier appareil, on peut toujours dire qu'il est dans une superposition d'états, car on peut toujours imaginer retirer l'écran qui est en haut au tout dernier moment.
    Mais une fois qu'il a franchi cette étape, il est soit mesuré par l'appareil, soit dans un état non superposé.

    Quant à savoir s'il y a "fuite de l'information dans l'environnement", comme on dit (je suppose que cela signifie qu'un très grand nombre de particules a été mis dans un état correspondant au résultat de la mesure), le fait que le détecteur n'ait pas cliqué ne constitue-t-il pas justement une grande quantité d'information présente dans l'environnement ?
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  15. #12
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    salut Pio

    Sans meme qu'une mesure aie eu lieu (pas de particule en entrée) le seul fait de mettre en place un instrument de mesure interdit l'existence
    de certains etats de l'estpace de hilbert et de leur orthogonalité eventuelle.
    prenons par exemple deux etats correspondant a des particules derriere des fentes de young. elles vivent dans le demi espace derriere la paroi
    avec les fentes. j'appelle A et B ces deux etats supposons les orthogonaux. <A | B> = 0
    cette valeur nulle est obtenue en integrant A(p)B*(p) sur toutes les positions p sur le demi espace.
    placons maintenant loin des fentes un écran qui va permettre d'observer des interférences. il interdit l'acces aux positions derriere lui.
    et du fait l'integrale se fait sur un nombre limité de positions et ne donne plus 0.
    des etats qui auraient été orthogonaux ne le sont plus et a l'inverse certains le deviennent.
    je me pose une question. il ne semble pas que ca se résume a se limiter a un sous espace vectoriel de l'espace de hilbert
    prenons une onde plane monochromatique definitie partout. je place une séparation comprenant les deux fentes. ca fait retirer de l'espace de Hilbert les vecteurs correspondant aux points de la sépatation sauf 2.
    les amplitudes observées ne sont pas celles obtenues en oubliant ces vecteurs de l espace de hilbert;
    il faut aussi supprimer les ondes hémispheriques qui auraient été émises en ces points supprimés vers le demi espace.
    Et ca je ne sais pas comment l'exprimer en termes de bras et de kets.

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  17. #13
    Pio2001

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    les amplitudes observées ne sont pas celles obtenues en oubliant ces vecteurs de l espace de hilbert;
    Ben, normalement si.

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    il faut aussi supprimer les ondes hémispheriques qui auraient été émises en ces points supprimés vers le demi espace.
    Et ca je ne sais pas comment l'exprimer en termes de bras et de kets.
    Je ne sais pas trop non plus, mais dans cet article de wikipedia, au paragraphe "Enjeux et interprétations – complément", il y a des exemples de kets décrivant l'arrivée de particules sur un écran : https://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3...x_retard%C3%A9
    C'est peut-être ça que tu cherches.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  18. #14
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    une onde plane a la meme probabilité partout. meme si je prends sa restriction hors de certains points les probas restent egales ailleurs. il y a en fait un pb avec valeurs aux limites. comment le formuler ici?

  19. #15
    Pio2001

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Je n'ai pas bien compris.
    Côté classique (non quantique), on a une onde plane qui heurte un écran, et qui bloque sa propagation au-delà de cet écran, hormis par deux fentes. C'est bien ça ?
    Toujours dans le domaine classique, le principe de Huygens-Fresnel nous permet de calculer l'amplitude de l'onde au-delà des deux fentes. Ce qui nous donne la figure d'interférence.

    La description quantique doit ressembler un peu à cela, sauf que c'est le carré de l'amplitude de probabilité (la fonction d'onde) qui va nous donner la même figure d'interférence.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  20. #16
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    quand on parle de diminution des degrés de liberté, il semble qu'on puisse se limiter a l'appareillage de hilbert. des sous espaces vectoriels etc;
    quand on parle d'onde plane défini sur l'espace entier on ne fait pas référence a ce que sera l'onde plus tard. l'hamiltonien n'est pas encore nécessaire. quand je dis on maintenant une séparation avec deux fentes, on voit que le probleme a la huygens apparait.
    il faut une évolution.comment alors le probleme en mécanique quantique pour trouver la solution posée par cette sépatation dans tous l'espace
    a un instant donné? comment s'écrit l'hamiltonien donné a gauche et a droite de la séparation? et sur celle ci?

  21. #17
    Pio2001

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Il y a un problème équivalent, mais plus simple : insérer un beam splitter (lame semi-réfléchissante) au croisement de deux faisceaux lumineux. C'est comme insérer deux fentes, sauf qu'au lieu d'avoir tout un jeu de franges d'interférences, tu n'as que deux états possibles en sortie : voie A (interférence contructive côté A, destructive côté B), ou voie B (interférence destructive côté A, constructive côté B). C'est un jeu de franges d'interférences réduit à deux points. Cela simplifie le problème.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  22. #18
    invite54165721

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    j'ai écrit plus haut que quand on a un seul récepteur sur le chemin up qui ne clique pas la particule est mesurée down sans qu'il y
    aie fuite d'information dans l'environnement. en fait je réalise que ce n'est pas vrai.
    l'appareillage global qui va de l'émission de la particule en passant par le SG lui meme sera visible dans l'avenir sur le cone de lumiere. et un observateur doué d'intelligence pourra faire les memes conclusions que nous: rien n'a cliqué donc le spin a été mesuré down. et le fait qu'il y aura accord la dessus repose sur le fait que les observateurs possedent une forme d'intelligence et de logique analogue plus que sur de l'émission de chaleur ou de données strictement physiques de cet ordre.

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  24. #19
    Pio2001

    Re : Information sur le chemin dans un stern gerlach

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    l'appareillage global qui va de l'émission de la particule en passant par le SG lui meme sera visible dans l'avenir sur le cone de lumiere. et un observateur doué d'intelligence pourra faire les memes conclusions que nous: rien n'a cliqué donc le spin a été mesuré down. et le fait qu'il y aura accord la dessus repose sur le fait que les observateurs possedent une forme d'intelligence et de logique analogue plus que sur de l'émission de chaleur ou de données strictement physiques de cet ordre.
    Je ne vois pas trop la différence. L'appareil inerte et sans clic représente déjà une masse colossale d'information.

    Le fait qu'un clic soit une info et qu'une absence de clic soit une absence d'info est une pure convention dictée par nos a priori. D'un point de vue physique, les deux cas de figure sont des états macroscopiques interagissant fortement avec leur environnement.

    D'ailleurs, on pourrait inverser la convention : on relie le détecteur à un générateur qui envoie un signal électrique au moment où la particule est censée passer au milieu du montage.
    Si à ce moment là le détecteur n'enregistre rien, il émet un bip.
    S'il détecte la particule, il ne fait rien.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

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