quantum interactive

Les objets quantiques affichent un comportement en conflit avec notre expérience quotidienne des choses macroscopiques. Nous distinguons trois modèles communs qui sont souvent invoqués pour décrire certains aspects de la réalité.

Le modèle de particules

Les particules sont souvent représentées sous forme de boules pour visualiser des objets petits ou même ponctuels avec des limites bien définies.

Leur distinction est représentée par différentes couleurs. Les particules peuvent être comptées.

Les particules classiques peuvent être localisées. À un moment donné, ils se trouvent à un endroit donné qui peut être connu en principe. Ils ont aussi un élan bien défini. Dans le modèle de la mécanique newtonienne, nous pouvons faire des prédictions précises, où trouver une particule à l’avenir, si on nous donne des conditions initiales exactes.

Ondes

Les ondes sont des phénomènes spatialement étendus et périodiques.

Dans le modèle des ondes classiques, leur intensité peut être modifiée en continu.

En pratique, même les ondes classiques sont composées de très nombreuses particules individuelles : les ondes d’eau sont le résultat du mouvement collectif de très nombreuses molécules. Au sein d’une même onde, différentes particules se trouvent à des endroits différents et voyagent avec des moments différents.

Lorsque deux ondes partielles se superposent. La rencontre de deux crêtes d’onde conduit à une crête encore plus grande (interférence constructive). Lorsqu’une crête chevauche un creux, les deux formes d’onde peuvent s’annuler mutuellement (interférence destructive).

Physique quantique

En physique quantique, nous ne pouvons attribuer ni une position précise ni une direction exacte à une particule.

Cependant, la probabilité de trouver un objet quantique à la position \(x\) avec l’élan \(p\) peut être prédite à partir du carré absolu de la fonction d’onde mécanique quantique \(|\psi(x, p)|^2\).

À un moment donné, cette probabilité peut prendre des valeurs non nulles à plusieurs positions même largement séparées. Dans ce cas, nous disons que l’objet est délocalisé et nous ne pouvons pas attribuer une seule position bien définie dans l’espace.

Fait intéressant, cependant, dans toute mesure de position sur cet objet quantique, nous trouvons un objet unique et entier. Ses propriétés, telles que la masse, l’énergie, la charge ou la polarisabilité sont toujours réunies dans cet objet unique – non dilué ou étalé sur de plus grandes surfaces de l’espace.

En évolution libre, les objets quantiques se propagent selon l’équation d’onde de Schrödinger. Cependant, ils interagissent avec leur environnement sous forme de particules entières intactes.

Dans notre laboratoire, vous pouvez créer un faisceau moléculaire et observer les molécules arrivant sur le détecteur, une par une. Lequel des trois modèles décrit le mieux les observations ?