🧱 Malgré des atomes majoritairement vides, pourquoi ne peut-on pas traverser les murs ?

Vous avez déjà vu des vidéos montrant des personnages traversant les murs comme des fantômes. En y regardant de plus près, les atomes sont constitués d'une très large majorité de vide. Alors, pourquoi la réalité physique est-elle bien différente ?

Les atomes, constituants fondamentaux de la matière, sont principalement constitués de vide. Le noyau, extrêmement petit, est entouré d'électrons en mouvement. Malgré cette structure très majoritairement vide, les objets solides résistent à la pénétration en raison de forces fondamentales.


La répulsion électrostatique empêche les atomes de s'approcher entre eux. Les électrons entourant chaque noyau atomique, chargés négativement, se repoussent mutuellement lorsqu'ils s'approchent. Ce phénomène est similaire à la répulsion entre deux aimants de mêmes pôles. Il maintient la solidité des matériaux en évitant tout chevauchement atomique.

Le principe d'exclusion de Pauli renforce cette impossibilité. Les électrons, étant des fermions, ne peuvent occuper le même état quantique. Même si on imagine deux nuages électroniques se superposant, ce principe interdit cette configuration. Ainsi, même sous pression, les atomes ne fusionnent pas, préservant l'intégrité de la matière.

Pourtant, la mécanique quantique introduit une exception théorique avec l'effet tunnel. Une particule peut franchir une barrière énergétique avec une probabilité infime. Pour un objet macroscopique comme un humain, avec autant d'atomes et de particules, cette probabilité est pratiquement nulle. Elle est si faible qu'elle ne se produirait pas dans l'âge de l'Univers.


Ces principes expliquent pourquoi nous ne pouvons pas traverser les murs. Ils assurent la stabilité de notre monde quotidien. Sans eux, la matière n'aurait pas de forme définie, et l'Univers serait radicalement différent.

Qu'est-ce que la répulsion électrostatique ?

La répulsion électrostatique est une force qui pousse les particules de même charge à s'éloigner les unes des autres. Elle découle de la loi de Coulomb en électromagnétisme.

Cette force agit à distance et dépend de la magnitude des charges et de leur séparation. Elle engendre de nombreuse propriétés, comme la structure des atomes et des molécules. Pour les matériaux solides, elle empêche les atomes de se comprimer au-delà d'une certaine limite. Elle contribue ainsi à la rigidité et à la dureté des objets.

Comprendre cette force aide à expliquer pourquoi les interactions à l'échelle microscopique dictent le comportement macroscopique.

Comment fonctionne l'effet tunnel quantique ?

L'effet tunnel est un phénomène quantique où une particule traverse une barrière énergétique qu'elle ne devrait pas pouvoir franchir classiquement. Il résulte de la nature ondulatoire des particules.

La fonction d'onde de la particule ne s'annule pas instantanément à la barrière, mais décroît exponentiellement. Si la barrière est suffisamment fine, il existe une probabilité non nulle de retrouver la particule de l'autre côté.

Bien que contre-intuitif, il est bien établi expérimentalement et a des applications technologiques importantes.