Signification de l’Onde associé à une particule
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Signification de l’Onde associé à une particule



  1. #1
    thibautpllt

    Signification de l’Onde associé à une particule


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    Bonjour à tous,

    J’étudie la physique quantique depuis cette année.
    Je comprends les calculs que l’on fait mais je pense ne pas comprendre la base de cette science.
    Je ne comprends pas la notion d’onde associé à une particule. Je me suis pas mal renseigné et en fait je crois que l’onde n’est qu’une manière mathématique de représenter le caractère diffus de la présence de la particule.
    On associe un paquet d’onde à une particule pour l’étudier dans l’espace. Cependant ce paquet est formé d’une infinité d’ondes additionnées.

    Mais alors quelle est cette onde associée si il y en a une infinité ? Et comment cette onde peut donner une information sur l’énergie de la particule ?

    Je suis un peu dans le flou, j’attends vos réponses avec impatience.

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  2. #2
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Salut,

    Deux choses :

    - tout d'abord quand tu dis "le paquet est formé d'une infinité d'onde". En fait, non, il n'y en a qu'une d'onde : le paquet. Mais on peut décomposer toute onde en une somme infinie d'ondes sinusoïdales. C'est la décomposition de Fourrier. Mais c'estr une opération purement mathématique, même si elle est très pratique en mécanique quantique vu qu'on peut associer à une "particule = onde sinusoïdale" une énergie précise.

    - Ensuite il n'est pas tout à fait correct de parler "d'onde associée à une particule" (à moins d'être un fanatique de l'interprétation de de Broglie-Bohm). Il est plus juste de dire que la particule est ce qu'elle est. Que ce n'est pas un simple corpuscule classique mais quelque chose de plus complexe que la physique classique ne peut décrire correctement. Que la particule manifeste des comportements ondulatoire (interférences) et corpusculaires (impact sur une cible par exemple). Que ce n'est pas des ondes classiques (par exemple la fonction d'onde de deux particules n'est PAS décomposable en deux ondes, c'est la signature de l'intrication, si "bizarre"). Et donc on modélise la particule par une fonction d'onde qui, pour autant qu'on le sache contient tout ce qu'il y a à savoir sur la particule et rien de plus (à part une phase globale arbitraire).

    Pour ta dernière question : supposons qu'une particule est décrite par une fonction d'onde qui n'est pas sinusoïdale, comme ton paquet d'onde. Dans ce cas la particule n'a pas d'énergie précise. Son énergie est en partie indéterminée. Ca n'a rien de si étrange avec les ondes (par exemple, une vague dans l'eau n'a pas de position ponctuelle précise : elle est étendue). Par contre si tu mesures l'énergie de la particule, alors tu obtiendras un résultat précis avec :
    - une altération de l'état de la particule (inévitable en mécanique quantique, les particules sont si "sensibles"). Elle se transforme en une onde sinusoïdale d'énergie précise
    - l'énergie mesurée dépend de l'état initial et dun caractère aléatoire intrinsèque aux objets quantiques décrit par la règle probabiliste de Born

    Note que je comprend ta perplexité. Beaucoup de choses que j'ai dite nécessitent pas mal de connaissances techniques et c'est ch...nt de devoir apprendre des trucs techniques sans "comprendre la physique" cachée derrière. Surtout au niveau scolaire où on te balance tout comme ça (si tu veux je te communique par MP ma chaîne youtube sur la mécanique quantique : ce n'est pas vulgarisé )
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #3
    invite18230371

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Cependant ce paquet est formé d’une infinité d’ondes additionnées.
    Oui, ainsi la relation d'incertitude position-impulsion.
    Pour le photon -> Position serrée implique beaucoup de fréquence et direction différente -> impulsion indéterminée.
    Pour le photon -> Onde plane monochromatique -> position indéterminé

  4. #4
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Bonjour,

    J'ai trouvé ce petit texte en cherchant qui avait dit "On ne comprend pas la mécanique quantique, on s'y habitue"... en fait il semblerait que ce soit Von Neumann, mais au sujet des objets des mathématiques... peut importe, je vous conseille très chaudement cette lecture : http://physique.umontreal.ca/~michel...abitue%21.html
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    jacquolintégrateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    à moins d'être un fanatique de l'interprétation de de Broglie-Bohm
    Bonjour
    Bien que entièrement d'accord avec ce que tu as écrit, je me permettrais une remarque en ce qui concerne le nom de de Broglie accolé à celui de D. Bohm. La théorie, envisagée par de Broglie était celle de "l'onde à singularité" (partagée avec Schrödinger, avec une petite différence, en ce qui concerne le statu de la singularité, située dans le fronde d'onde, pour Schrödinger et indépendante du front d'onde, pour de Broglie). De Broglie avait espéré présenter cette théorie au Congrès de Physique Solvay (voir: "La Physique Quantique Restera-t-Elle In-déterministe ?" Louis de Broglie. Gauthier- Villars .Paris 1953). Il n'y est pas parvenu et, en désespoir de cause, il en a présenté une version édulcorée vidée de toute sa substance ("potentiel quantique "et "onde pilote") qui, bien sûr, ne pouvait susciter beaucoup d'enthousiasme de la part des congressistes!! Par la suite cette esquisse a été reprise et complétée (mais en s'écartant nettement des espoirs de De Broglie) par D.Bohm. Aujourd'hui, cette théorie s'ennuie un peu, oubliée dans la poussière (ou presque). Mais tu le sais mieux que moi. En ce qui concerne l'onde à singularité, elle s'inscrit dans la perspective d'un vieux fantasme de la physique des champs : incorporer, dans les équations d'un champ, les sources du champs. Cette idée est apparue dés Maxwell, qui avait tenté de développer une théorie tourbillonnaire de l'électricité, évidemment inspirée de la Mécanique des milieux continus, sans succès !! La Théorie de la matière de Mie partage la même inspiration, comme l'électrodynamique non linéaire de Max Born et , source de recherches actives, dans ma jeunesse, la "Théorie du Champ Unifié" d'Einstein. Si ces théories n'ont pas connu le succès, du moins, leur "paradigme" ,champ à singularités-particules, n'a-t-il pas été réfuté et, tel le Phénix de la légende, cherche à renaître de ses cendres... dans la Théorie des cordes"!!
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

  7. #6
    thibautpllt

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Merci pour toutes vos réponse.

    vu qu'on peut associer à une "particule = onde sinusoïdale" une énergie précise.
    Mais du coup cette situation existe-elle dans la réalité ? Comme le dit StrangQuark une onde monochromatique est associé à une position indéterminée, mais comment arrive t-on à évaluer l'énergie d'une particule sans la localiser?

    J'ai trouvé ce petit texte en cherchant qui avait dit "On ne comprend pas la mécanique quantique, on s'y habitue"
    Merci j'ai lu votre texte, la MQ n'est en fin de compte qu'une description et non une explication de la réalité.

  8. #7
    ThM55

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    la MQ n'est en fin de compte qu'une description et non une explication de la réalité.
    Mais qu'est-ce qu'une "description" et en quoi diffère-t-elle d'une "explication"? Les équations de Maxwell ne sont pas plus une explication que la mécanique quantique: elles décrivent littéralement tous les phénomènes électromagnétiques dont l'action est suffisamment grande. Pourquoi dirait-on qu'elle les "expliquent"? Elles n'expliquent rien du tout.

    Dans la vie courante on a l'habitude de faire la distinction. Par exemple je peux observer une fumée à l'horizon. C'est une simple description. Je m'approche pour voir d'où elle vient et je vois un incendie et des Canadairs qui déversent de l'eau. J'ai l'explication de la fumée. Mais c'est une explication superficielle: pourquoi y a-t-il cet incendie? Je n'en sais rien.

    Pour donner un exemple plus scientifique, je peux me promener dans la montagne et observer des rochers. Je remarque qu'ils forment des strates et que certaines ont des formes repliées ou des couleurs particulières. Je peux les dessiner dans un carnet ou les photographier. C'est une description. Rentré chez moi je peux consulter des ouvrages écrits par des géologues experts qui vont me donner "l'explication" des formes étranges que j'ai observées par des mouvements de la croute terrestre ou par des phénomènes volcaniques dans un lointain passé. Mais cette soi-disant explication n'est encore qu'une description. Ce qui la distingue de la simple observation de formes curieuses c'est que cette description est plus profonde et peut s'appliquer à d'autres formes un peu ou très différentes et les relier entre elles. C'est une description qui par sa profondeur unifie de nombreuses observations.

    Il en va de même en physique fondamentale, à un degré de profondeur plus grand. La physique quantique permet de décrire des millions de phénomènes à partir de quelques principes simples qui tiennent sur une page. Il est vrai parfois avec un énorme travail à la clé ou des calculs énormes sur super-ordinateur, mais sans invoquer de principes supplémentaires.

    La notion d' "explication de la réalité" relève plus de la métaphysique que de la physique, ce n'est pas une notion scientifique. Mon opinion personnelle est que cela s'applique aussi aux "interprétations" de la mécanique quantique, mais je sais que tout le monde ne partage pas cet avis.
    Dernière modification par ThM55 ; 03/02/2021 à 21h54.

  9. #8
    Merlin95

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Les théories décrivent les phénomènes par les prédictions qu'elle est capable de faire mais elle décrit aussi à un autre niveau étant un certains nombres d'autres descriptions qui aurait pu être donner. Je pense que c'est dans ce dernier sens que parfois on désigne partiellement inexactement par explication.

  10. #9
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Salut,

    Citation Envoyé par thibautpllt Voir le message
    Mais du coup cette situation existe-elle dans la réalité ? Comme le dit StrangQuark une onde monochromatique est associé à une position indéterminée, mais comment arrive t-on à évaluer l'énergie d'une particule sans la localiser?
    Lors de la mesure on va la trouver (évidemment, juste après ce ne sera plus une onde monochromatique).

    Mais la question reste très bonne car une telle onde monochromatique (et une onde plane) est une pure idéalisation :
    1) Elle est non normalisable (normalement la somme ou l'intégrale du carré de la fonction d'onde donne la probabilité totale qui se doit d'être égale à 1, mais évidemment c'est impossible pour une onde sinusoïdale en intégrant de -l'infini à + l'infini).
    2) Cela signifie une particule qui existe de toute éternité et existera de toute éternité et est répartie dans "tout l'univers"

    Le (2) montre bien le coté irréaliste. Une particule est TOUJOURS un paquet d'ondes d'une certaine étendue. Toutefois en pratique (et la physique est "FAPP" = For All Practical Purpose = pour tout usage pratique) si la particule est libre et d'énergie précise on peut considérer qu'elle est une onde sinusoïdale au moins sur une certaine durée, à la précision des mesures près. De même, un faisceau de particule passe en pratique toujours par un collimateur et on peut considérer que l'onde est plane... tant qu'on ne va pas trop près des bords (et si le collimateur est trop petit ça donne carrément une onde sphérique) à cause de la diffraction.

    Dans certains cas pratiques on ne peut pas aussi simplifier et là ça veut dire... beaucoup de calculs, de corrections Mais il faudrait être masochiste pour se passer des ondes sinusoïdales. D'un point de vue mathématique, la transformée de Fourrier et tout l'arsenal mathématique associé est quand même extrêmement puissant.

    Reste le (1). Pour normaliser on utilise deux types de méthodes : normalisation "dans une boite" (avec conditions aux limites périodiques) ou normalisation avec des distributions (le fameux delta de Dirac).

    Il n'empêche que (surtout en théorie quantique des champs) utiliser des solutions non réalistes peut être un risque. Claude Cohen Tanoudji dans son livre d'électrodynamique quantique explique que "ça marche bien" et qu'on peut faire confaince aux théoriciens qui ont élaboré tout ça mais qu'il est instructif au moins une fois de tout vérifier en remplaçant les ondes (qu'elles soient des "pics d'impulsion", des delta de Dirac, ou des ondes sinusoïdales) par des paquets d'onde et en vériifiant que les calculs, développements, théorèmes, etc... sont toujours corrects. C'est lourd mais une fois fait on peut alors se contenter d'une approche plus simple mathématiquement.

    Citation Envoyé par thibautpllt Voir le message
    Merci j'ai lu votre texte, la MQ n'est en fin de compte qu'une description et non une explication de la réalité.
    C'est la la science On décrit, on n'explique pas. La science se veut expérimentale (elle suit la Méthode Scientifique aussi appelée Méthode Expérimentale) et prédictive (sinon elle ne serait pas très utile ). Elle s'arrête là.

    Après il y a expliquer et expliquer !!!! Voir aussi les messages de Thm55 et Merlin95. Décrire les causes, décrire les propriétés, décrire les structures, décrire les processus... c'est aussi expliquer. Mais on n'explique pas "la nature des choses", ni "pourquoi c'est ainsi et pas autrement",... Qui sont plutôt du ressort de la philosophie ou de la métaphysique.
    Dernière modification par Deedee81 ; 04/02/2021 à 06h51.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  11. #10
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Salut,

    Citation Envoyé par ThM55 Voir le message
    Mon opinion personnelle est que cela s'applique aussi aux "interprétations" de la mécanique quantique, mais je sais que tout le monde ne partage pas cet avis.
    On ne peut se passer des interprétations. Ne fut-ce que l'interprétation instrumentale (mesure, valeurs propres, règle de Born et réduction). C'est celle qui est utilisée dans presque tous les livres/cours.... souvent sans le dire.

    Après, il peut y avoir diverses motivations réellement physiques pour aller au-delà (par exemple en cosmologie/gravité quantique, la réduction est très problématique). Mais aussi des motivations.... non physique qui prennent plein pied dans la philosophie. Et comme disait le physicien Michael Blanton à propos des interprétations : "prenez garde à trop de philosophie" J'ai trop souvent vu des auteurs dire des trucs bizarres voire absurdes car ils avaient "oubliés" que derrière il y a la physique !!!! (*) Moi je dis toujours : utilisez celle qui marche le mieux dans une situation donnée et basta.

    Notons d'ailleurs que l'interprétation de Copenhague c'est quoi ? C'est l'interprétation instrumentale plus une grosse couche de philosophie !!!!

    (*) le pire étant sans doute celui qui parlait de "degré d'existence" dans les interprétations nues des états relatifs. Dans l'encyclopédie de philosophie de Stanford. Je ne dois pas être le seul à l'avoir noté car cette partie a été entièrement réécrite depuis longtemps

    La difficulté avec les interprétations (outre bien entendu leur attraction pour le grand public et leur manifestation amplifiée dans la vulgarisation !!!!) est qu'elles sont "border line", la charnière entre la physique et la philosophie. Et donc on en arrive vite parfois à outrager les mouches. Y a vraiment que la MQ pour poser ce problème (en fait ce problème existe bel et bien dans toute théorie, même classique ! Mais là plupart du temps ça ne pose aucune difficulté car une théorie classique est d'un point de vue ontologique par essence très proche de la vie courante et généralement on ne voit pas ni ne subit la difficulté. Mais ça arrive, comme avec "l'espace-temps est-il une réalité indépendante ou pas" par exemple).

    Enfin, bon, faut faire avec. Quand on regarde, une bonne moitié des questions/explications avec des profanes en physique tournent autour de ça. Mais je ne ferai pas de sociologie de comptoir : effet de la surreprésentation sus-nommée, pur effet de la curiosité ??? Je n'en sais fichtre rien.
    Dernière modification par Deedee81 ; 04/02/2021 à 07h05.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  12. #11
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Ah tiens, je me rend compte que j'ai oublié un détail important.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    on peut considérer qu'elle est une onde sinusoïdale au moins sur une certaine durée, à la précision des mesures près.
    Et dans ce cas là la partie a une énergie "presque" précise, là aussi à la précision des mesures près. A la grosse louche pour une particule dans un accélérateur de particule par exemple, la valeur de l'énergie peut atteindre une précisions relative meilleure que 10^-15. Il n'y a donc pas de problème.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  13. #12
    titijoy3

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    salut deedee et les autres participants,

    peut on dire étant donné qu'un élément quelconque se manifeste à nous par un ensemble de forces diverses il existe une grande part d'interprétation de la part de l'observateur sur l'apparence de l'élément observé ?

    et donc, pourrait on dire que ce qu'on nomme particule en présenterait les caractéristique au moment de la mesure dans le point de l'espace correspondant au moment de la mesure ?
    Dernière modification par titijoy3 ; 04/02/2021 à 14h18.

  14. #13
    Sethy

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Ne serait-il pas intéressant d'élargir le débat au microscope électronique ?
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  15. #14
    titijoy3

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Citation Envoyé par Sethy Voir le message
    Ne serait-il pas intéressant d'élargir le débat au microscope électronique ?
    peut être bien, tu veux dire que grâce à cet outil on peut visualiser les atomes ?

  16. #15
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Salut,

    Citation Envoyé par titijoy3 Voir le message
    peut on dire étant donné qu'un élément quelconque se manifeste à nous par un ensemble de forces diverses il existe une grande part d'interprétation de la part de l'observateur sur l'apparence de l'élément observé ?
    et donc, pourrait on dire que ce qu'on nomme particule en présenterait les caractéristique au moment de la mesure dans le point de l'espace correspondant au moment de la mesure ?
    J'ai un peu de mal à te suivre. Je crois qu'on ne parle pas de la même chose.

    Les interprétations de la mécanique quantique c'est ça :
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Interp...ique_quantique
    (pas besoin de tout lire, regarde juste le début)
    Qui est surtout motivé par ça :
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%...sure_quantique

    Pour ce qui est du concept de particule dans les interactions il me semble qu'il y a deux choses :
    - D'une part le fait que les interactions sont ponctuelles (mais les appareils de mesure ne sont jamais aussi précis évidemment). Ce qui est un caractère "corpusculaire"
    Alors qu'une vague interagissant avec le sable d'une plage le fait de manière étendue.
    Je crois que c'est de ça dont tu parlais, non ? Ca ne fait pas vraiment partie des "interprétations" au sens strict.... sauf à donner un caractère "réel" au corpuscule (comme dans la théorie de Bohm).
    - D'autre part, mais là on quitte la mécanique quantique pour entrer en théorie quantique des champs, les particules sont les états quantifiés du champ (mais ces états ne correspondent pas du tout au concept naïf de corpuscule le seul véritable point commun est l'existence d'un "opérateur de nombre" noté N et qui donne le nombre de particules pour un état donné)

    Petite digression :
    Un théoricien pur et dur dirait que les particules correspondent aux pôles des amplitudes dans leur représentation analytique complexe Mais je rigole un peu car on n'a pas besoin de ça ici
    (mais si tu veux devenir riche faudra passer par là : https://en.wikipedia.org/wiki/Yang%E...e_and_mass_gap )

    Citation Envoyé par titijoy3 Voir le message
    peut être bien, tu veux dire que grâce à cet outil on peut visualiser les atomes ?
    Ah non, pas du tout, ce qu'il veut dire c'est que le microscope électronique exploite à fond les propriétés ondulatoires des électrons. Il fonctionne en fait exactement comme un microscope optique. Si ce n'est qu'au lieu d'utiliser de la lumière on utilise des électrons et les lentilles en verre sont remplacées par des lentilles magnétiques (des électroaimants).

    Les électrons pouvant avoir une longueur d'onde plus petite que la lumière visible (en fait avec la lumière on pourrait par exemple utiliser des rayons X ou gamma qui ont une très courte longueur d'onde mais...... impossible d'avoir des miroirs ou lentilles, sauf les miroirs en incidence rasante, c'est ok pour les télescopes mais pour des microscopes ce serait assez minable). On peut donc voir (simplement limite de la physique ondulatoire) des objets beaucoup plus petit tel qu'un.... coronavirus

    Mais voir des atomes, tintin, pas avec ça. il faudrait des électrons si énergétiques que ça pulvériserait les atomes (ça les ioniserait) (par contre on peut s'en servir pour sonder les noyaux, même si ce n'est pas une imagerie directe, c'est plutôt le même principe que passer un scanner rayon X ou l'étude de la structure des cristaux par rayons X, voici le genre d'image que ça donne :
    https://culturesciences.chimie.ens.f...&itok=A0mh5jnq
    Ca ressemble pas vraiment au cristal (en fait c'est l'image du "réseau réciproque") Ca me rappelle mes labos de cristallographie à la fac
    ).

    Pour voir les atomes il faut un microscope à effet tunnel.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Micros...0_effet_tunnel

    Une autre technique assez fabuleuse est la stroboscopie utilisant des impulsions lasers femtoseconde. Ca ne donne pas non plus une image directe mais on peut reconstruire pas à pas le "film" d'une réaction chimique (jusqu'à l'échange des électrons pendant la réaction chimique !)
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Laser_femtoseconde
    Dernière modification par Deedee81 ; 05/02/2021 à 06h53.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  17. #16
    titijoy3

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    @ deedee,

    je te remercie d'avoir pris la peine de me répondre, je pense avoir compris ce que tu dis et ça correspond à la réflexion que je me faisais à ce sujet

  18. #17
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Ah tiens, à propos de ça :
    il y a un truc sympa à savoir.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    - D'une part le fait que les interactions sont ponctuelles (mais les appareils de mesure ne sont jamais aussi précis évidemment).
    Si aucune mesure n'est jamais vraiment ponctuelle, pour des raisons pratiques, expérimentales, comment sait-on que c'est ponctuel ????

    D'un point de vue purement théorique on peut vérifier (c'est propre ici à la physique quantique relativiste puisque l'interaction des vagues n'est pas ponctuelle) que c'est lié à la localité. Mais ça ne justifie pas l'hypothèse puisque ce sont justement ces hypothèses qui conduisent à la théorie, ça se mord la queue.

    Le fait est que toute théorie est un modèle qui est en conformité avec les résultats expérimentaux. Et rien de plus. Les expériences montrent un comportement "ponctuel" (par exemple les impacts des électrons sur un écran cathodique ou une plaque photo, ou des photons sur un écran CCD) et donc on modélise comme ça.

    Il n'empêche qu'il est intéressant de vérifier. Les meilleures vérifications se font avec les collisions de particules à très haute énergie car la longueur d'onde est d'autant plus petite et les prédictions théoriques sont jusqu'ici en parfait accord avec les résultats expérimentaux (ce qui commence à bien faire mais les raisons sont différentes). Et la longueur d'onde des protons dans le LHC est d'environ 10^-19 mètre. un dixième de milliardième de milliardième de mètre. C'est vraiment TRES petit (un dix-millième de la taille d'un proton). Donc on peut dire que jusqu'ici cette modélisation théorique est extrêmement bien vérifiée. Et en tout cas quand on parle d'atomes et touti quanti c'est entièrement justifié.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  19. #18
    thibautpllt

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Bonsoir,
    Merci Deedee81 pour toutes tes réponses instructives et enrichissantes.

    Concernant le côté corpusculaire de la particule, lorsque l'on obtient des points d'impacts (d'électrons par exemple) sur un détecteur, qu'est ce que cela signifie?

    Ces points ont une taille ou sont-ils infiniment petit? Si les particules élémentaires ont une taille, n'est ce pas "cette taille" que nous exprimons avec l'onde?

    Je ne sais pas si ma question est très claire mais je me demande si ce n'est pas le fait qu'un objet ponctuel n'existe pas dans la nature qui donne lieu à leur aspect quantique.

  20. #19
    coussin

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Tout dépend de la nature du détecteur...
    Mais en général, toute détection se fait via l'interaction de la particule à détecter avec les atomes formant le détecteur. C'est la nature quantique qui donne l'impression d'une détection ponctuelle : l'onde quantique de la particule incident ne peut pas être "un peu absorbée par les milliards d'atomes formant le détecteur". Elle doit être absorbée d'un coup par un atome unique du détecteur ; d'où l'aspect "ponctuel" de la chose.
    Ensuite, il y a des processus d'amplification propres à chaque types de détecteur et qui donne à la fin des impacts macroscopiques.
    Bref, on peut détailler plus si on se donne le type de détecteur dont on parle...

  21. #20
    Sethy

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Il ne faut pas oublier que l'onde associée n'a pas une longueur d'onde fixe.

    La relation clé est "m.v = h / lambda". Ou m représente certes la masse de la particule mais v est sa vitesse (attention au cas où la vitesse approche celle de la lumière). Dans l'autre membre on trouve h la "fameuse" constante de Planck et lambda, la longueur d'onde de la particule.

    Dans un microscope classique, le plus petit détail observable est limité par la demi-longueur d'onde de la lumière qui sert à éclairer la source et qui arrive sur notre rétine. Ce n'est pas une limite technologique, c'est une limite physique. Un peu comme un tamis qui ne pourra pas arrêter des particules plus fines que la taille de la maille le constituant.

    Or, justement, si je ne me trompe pas dans le cas du microscope électronique on a la source de particules (les électrons), l'échantillon et le détecteur. Si on a beaucoup discuté de la nature de l'interaction avec le détecteur, l'interaction du faisceau et de l'échantillon est elle bien de nature ondulatoire et la longueur d'onde associé impose ici les mêmes restrictions qu'en microscopie optique. C'est la demi-longueur d'onde de l'onde associée qui donne la limite théorique du plus petit détail observable !

    Voici donc, si je ne me trompe pas un cas concret où cette onde associée (et sa longueur d'onde) prend clairement un sens physique.
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  22. #21
    coussin

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Après, il faut s'entendre sur ce qu'on veut dire pas "taille"... Si j'imagine un électron se déplaçant à la vitesse v, je peux le modéliser par une fonction d'onde gaussienne. La largeur de cette gaussienne est, dans le meilleur des cas, donnée par la dispersion en vitesse selon ∆x∆p=hbar. Ce ∆x là est selon moi ce qui se rapproche le plus de la "taille physique" : la région de l'espace dans laquelle la probabilité de présence est sensiblement 1.
    Ensuite, puisque cet électron se déplace à la vitesse v, y a la longueur d'onde de de Broglie. Ça, c'est comment oscille la fonction d'onde à l'intérieur de l'enveloppe gaussienne. Ça n'a rien à voir. C'est cette longueur là qui est important pour tout ce qui concerne les phénomènes de diffraction (si l'électron passe à travers une fente par exemple...)

  23. #22
    ThM55

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Envoyé par Deedee21
    On ne peut se passer des interprétations. Ne fut-ce que l'interprétation instrumentale (mesure, valeurs propres, règle de Born et réduction). C'est celle qui est utilisée dans presque tous les livres/cours.... souvent sans le dire.
    C'est vrai mais je prends cela comme une non-interprétation, une sorte d'abstention d'interprétation: on reste au strict nécessaire conceptuel pour que cela marche. Ce que je voulais dire c'est que pour l'instant ce qu'on appelle les interprétations (que ce soit Everett-De Witt, Bohm, histoires décohérentes etc), qui refusent cette abstention, relèvent plutôt de la métaphysique. Cela me semble de plus en plus évident au fur et à mesure de mes lectures. Par exemple sur certains textes de 't Hooft (qui essaie de faire un modèle en automates cellulaires aussi improbable que cela puisse paraître!) et dans une certaines mesure de Sabine Hossenfelder qui tous deux défendent une conception "superdéterministe": tous les résultats de mesures quantiques sont déjà présents et inscrits dans l'espace-temps, même dans le futur, et obéissent on ne sait trop pourquoi à la règle de Born. Nous ne faisons que les découvrir quand nous avançons sur notre ligne d'univers. C'est parfaitement cohérent et surtout irréfutable dans l'état actuel de nos connaissances. Sabine Hossenfelder se permet même de nier l'existence du libre arbitre au nom de la science, ce qui me semble être une manifestation du scientisme le plus radical et une confusion manifeste entre la physique et la métaphysique. Une autre idée intéressante est l'interprétation transactionnelle (voir par exemple les livres de John Cramer: The Quantum Handshake et de Ruth Kasner: The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics) qui développe une idée avancée il y a longtemps par Olivier Costa de Beauregard dont j'étais un fan à l'époque de mes études et puis que j'ai oubliée pour la retrouver dans cette interprétation. C'est à mon avis de la métaphysique, mais cela ne veut pas dire que ce soit sans intérêt, je suis justement en train de lire le livre de Ruth Kasner ainsi que celui de 't Hooft et je les trouve vraiment passionnants.

    Par contre si on veut faire l'histoire quantique de l'univers entier, autrement dit de la cosmologie quantique, il me semble assez clair que ce que j'appelle la "non-interprétation" est insuffisante. Mais la cosmologie est avant tout une science purement observationnelle et de ce point de vue une des plus difficiles (avec la paléontologie d'avant le jurassique, qui n'a que des fossiles à examiner). Elle aura toujours un degré d'incertitude beaucoup plus grand que celui de la physique sur laquelle est se fonde. Il suffit d'évaluer tout ce qu'on ne sait pas en cosmologie pour s'en rendre compte. Donc établir une cosmologie quantique complète ne me semble vraiment pas urgent.

  24. #23
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Signification de l’Onde associé à une particule

    Salut,

    Ah les réponses ayant été apportées je répond juste à ça.

    Citation Envoyé par ThM55 Voir le message
    C'est vrai mais je prends cela comme une non-interprétation, une sorte d'abstention d'interprétation: on reste au strict nécessaire conceptuel pour que cela marche.
    C'est ton droit (bien sûr) et le strict nécessaire c'est ce que préfère généralement le physicien. Mais même le strict nécessaire ce n'est pas... rien.

    D'autant que je l'ai dit, dans certains développements théoriques ce strict nécessaire n'est pas suffisant. En fait c'est lié au fait que ce strict nécessaire est.... inconsistant (la réduction est incompatible avec l'équation d'évolution, c'est connu depuis les débuts de la physique quantique). Et même si ça marche c'est quand même irritant.

    Tout à la fin tu en parles aussi d'ailleurs.

    Citation Envoyé par ThM55 Voir le message
    Ce que je voulais dire c'est que pour l'instant ce qu'on appelle les interprétations (que ce soit Everett-De Witt, Bohm, histoires décohérentes etc), qui refusent cette abstention, relèvent plutôt de la métaphysique.
    On en est souvent assez proche et le dérapage dans le métaphysique (plus haut je disais philo) est assez (trop) fréquent.

    Et c'est aussi ce qu'on voit le plus (dans les conférences sur le sujet, je ne donnerai pas de nom , la vulgarisation...) ce qui m'énerve un peu, mais bon, je ne sais pas y faire grand chose. Rien à redire au reste de ton explication, il est clair qu'on est (pratiquement ) sur la même longueur d'onde mais qu'on regarde peut-être le sujet à travers des trous de serrures différents
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

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