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dimanche 22 septembre 2013

Quand on passe de la mécanique quantique à la mécanique classique

Les physiciens appliquent certaines formules dans le cadre de la mécanique classique, lorsqu'il y a de nombreux atomes en jeu (monde macroscopique) et la mécanique classique lorsqu'il s'agit de travailler sur peu de particules (monde microscopique). On cherche à « recoller » les deux. À quel moment cela bascule-t-il ?

Des chercheurs ont donc réalisé une expérience portant sur la température, avec un système isolé de l'environnement. Au départ, on prépare un nuage d'atomes dans un état quantique très ordonné (atomes gris sur le schéma). 


Avec le temps, cet ordre quantique se perd et la désorganisation se répand dans le système complet avec une vitesse bien définie (mélange d'atomes gris et rouges). Ce désordre ressemble fort à l'émergence de la température. Les propriétés quantiques des atomes se perdent lors des interactions avec les autres atomes. Il est intéressant de noter que les propriétés quantiques des atomes sont perdues alors que le système quantique est isolé et n'est pas relié au monde extérieur.

On sait que si l'on prépare des atomes de la sorte, mais en superposition quantique, à deux endroits différents et séparés, et que l'on mesure les propriétés de ces atomes, la superposition (non-localité) est détruite (processus de décohérence). On se retrouve avec des atomes bien localisés dans l'espace, comme des objets classiques (décrits par la mécanique classique). Lors de l'expérience, on avait deux nuages bien ordonnés d'atomes en état de superposition. Lors des interactions avec les autres atomes (et non pas les mesures), la décohérence se perd. Cela se fait progressivement, avec la propagation du désordre (notion de température en naissance).

Ces nuages atomiques sont des sortes d'univers miniatures, déterminés uniquement par leurs propriétés internes. Ce genre d'expérience permet d'expliquer un peu plus comment il se fait que nous avons une autre perception du monde classique que l'étrange monde quantique.

Références: T. Langen, R. Geiger, M. Kuhnert, B. Rauer, J. Schmiedmayer. Local emergence of thermal correlations in an isolated quantum many-body system.

newtoon 

22/09/2013

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