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C'est quoi la mécanique quantique ?
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C'est quoi la mécanique quantique ?

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Science mécanique quantique

Newton n'est pas quantique

La physique quantique est déroutante même pour les physiciens.

Niels Bohr, Prix Nobel de physique en 1922 déclara que «ceux qui ne sont pas ébranlés lorsqu’ils tombent pour la première fois sur la théorie quantique ne l’on manifestement pas comprise».

Pourtant, ce n’est pas une théorie que l’on peut ignorer car elle représente l’outil le plus utile pour prédire le comportement des systèmes physiques à très petite échelle.

Si, dans le monde que nous percevons avec nos yeux, la physique de Newton explique bien le comportement des objets qui nous entourent, ce n’est pas le cas pour les objets très petits comme les transistors.

Les bizarreries de la physique quantique

  • Les particules de matière peuvent être à plusieurs endroits à la fois.
  • Les particules subatomiques semblent communiquer entre-elles instantannément, ce qui remet en cause la postulation d’Einstein que rien ne se déplace plus vite que la lumière.
  • On ne peut jamais être absolument sûr d’où une particule se trouve, on peut seulement donner des probabilités sur sa position.
  • Contrairement à la physique classique où pour connaître le tout il faut connaître ses parties constituantes, la physique quantique nous donne une image d’unification entre les particules et leurs possibilités de s’influencer mutuellement.
  • En physique quantique, les principes distincts de sujet-objet de la physique classique n’existent plus car l’observateur, change un système rien qu’en l’observant.

Non déterministe

A notre échelle, le monde est dit déterministe : Si on connaît la position et la vitesse d'un point à un certain instant, on pourra deviner son état à l'instant d'après. Jusque là tout va bien, vous concevez.

Mais dans le monde quantique, les choses deviennent beaucoup plus compliquées. Les objets sont à la fois des ondes et des particules, selon qu'on les observe ou non, on ne peut pas mesurer avec précision à la fois la vitesse et la position...

Bref, c'est le bazar !! Pire, les lois de la physique quantique sont NON déterministes, dans le sens où elle ne peut prédire avec certitude le résultat d'une mesure !

Du coup on ne peut les penser qu'à l'aide de probabilités : Il y a x% que ça fasse cela ou pas !!!

La mesure d'une particule

Remarque fondamentale : en mécanique quantique, la mesure affecte le système !

Réfléchissez-y un moment. Pour connaître l'état d'une particule, il faut balancer de la lumière dessus. Sinon, c'est comme essayer de lire un bouquin dans le noir.

Comme la lumière est composée de petits grains d'énergie appelés photons, ces grains, en cognant la particule, vont forcément agir sur le système et le forcer à prendre un état particulier alors qu'il était parfaitement indéterminé avant !

Le terme technique à ce phénomène, c'est la réduction du paquet d'onde.

Le spin

Les particules subatomiques, comme les électrons ou les photons possèdent 3 propriétés fondamentales : leur masse, leur charge et leur spin.

Cette dernière est un peu particulière, parce qu'elle n'a tout simplement pas d'équivalent à notre échelle. Vous pouvez toujours vous imaginer le spin comme le « sens de rotation » d'une particule, mais ça ne sera jamais vraiment ça.

Les neutrinos sont des particules élémentaires appartenant aux leptons (fermions de spin ½).

Il en existe donc trois saveurs, une pour chaque famille de leptons : le neutrino électronique ; le neutrino muonique ; le neutrino tauique.

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Petit tour d'horizon pour comprendre un peu mieux la mécanique quantique...

La mécanique quantique pour les nuls !

En 11 minutes j'ai compris...
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La mécanique quantique étudie et décrit les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans l'infiniment petit : à l'échelle atomique et subatomique !
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