Bonsoir,
Pardonnez mon incompétence mais je tente sans succès de trouver une réponse à une question simple : pourquoi ne peut-on pas mesurer le passage d'un électron dans une fente ?
La mécanique quantique dit qu'on ne peut pas connaître par le quel des deux trous des fentes de Young est passée une particule qui dessine une figure d'interférence sur un écran situé derrière les deux fentes (voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_young). Si par exemple on tente de détecter la présence d'un électron en le bombardant de photons, même d'énergie très faible, la figure d'interférence disparaît.
Cependant un jet d'électrons se propageant de la source vers l'écran doit être assimilable à un fil rectiligne parcouru par un courant. Un tel fil provoquera une induction magnétique autour de lui. Par conséquence si on mesure l'induction magnétique à proximité de chaque trou on devrait pouvoir mesurer par lequel des deux est passé l'électron, ou s'il passe par les deux.
Sauriez-vous me conseiller des articles ou sites qui pourraient répondre à cette question ? Quelqu'un aurait-il une idée ?
A vous lire
Cordialement
Hervé
Bonsoir!
(en attendant mieux)
Je ne comprend pas vraiment ta question. Si, on doit certainement pouvoir mesurer où passe l'électron (mais je ne sais pas dire si ta proposition est bonne). Et c'est justement lorsque cette mesure est faite qu'il n'y a plus "superposition d'état" (je sais pas si ça se dit comme ça), cad qu'une unique trajectoire parmi les 2 possible est sélectionnée et une figure d'interférence ne peut alors se former.
En fait tu te demandes pourquoi ne peut-on pas faire de mesure sans pour autant annuler la superposition d'état ? D'une manière générale je crois bien qu'une mesure modifie toujours la grandeur qu'elle cherche à déterminer.
Dit autrement dès qu'on met un "radar", l'électron hop y se sent tout de suite observé et il arrête de jouer au con (quoi)
Pour être plus clair : qui a réalisé l'expérience qui a mesuré effectivement l'induction magnétique autour de chaque fente de Young ?
Cette expérience a certainement contribué à donner l'explication que tu as très bien décrite. Grâce à elle nous savons qu'il y a destruction de la superposition d'états en cas de mesure.
Cette expérience doit donc être au moins aussi célèbre que celle de Aharonov-Bohm par exemple (voir https://en.wikipedia.org/wiki/Aharonov-Bohm_effect) ou celle d'Afshar (voir https://en.wikipedia.org/wiki/Afshar_experiment).
Il est clair que si l'on souhaite mesurer la présence de l'électron en le bombardant de photons on va le perturber et fatalement la figure d'interférence sera détruite. On peut cependant dire que cette mesure est active au contraire d'une mesure de l'induction magnétique que l'électron produit à proximité de sa trajectoire, qu'il y ait des fentes ou pas.
Donc pour être certain des principes quantiques que tu nous a bien décrits, je cherche à savoir qui a réalisé cette expérience de la mesure de l'induction autour des fentes de Young ? Cette expérience a-t-elle été réalisée ? Sinon poserait-elle des problèmes particuliers ?
Cordialement
Hervé
Ben oui ... en principe
C'est pourquoi j'aimerais bien en savoir un peu plus sur cette expérience. Il est raisonnable pour un scientifique de parfois s'assurer du lien étroit qui doit exister entre les principes qu'il défend et la réalité expérimentale. Des fois qu'on voudrait nous faire passer des vessies pour des lanternes 
Cordialement
Hervé
Pour mesurer un champ magnétique, il faut un outil comme une bobine, ou un détecteur à effet hall. Dans les deux cas, on transforme le champ magnétique de l'électron en un courant électrique mesurable. 1) ce courant nécessite de l'énergie, qui provient forcément de l'életron, donc l'électron voit son énergie modifiée. 2) ce courant va aussi créer un champ magnétique qui va à son tour modifier la trajectoire de l'électron.
Finalement une mesure du champ magnétique va forcément changer l'état de l'électron => pas de franges d'interférence.
Je ne connais pas d'expériences l'ayant tenté en tous cas.
Oui, je suis encore d'accord. Cela signifie que lors de son passage dans une fente l'électron perd de l'énergie et voit sa trajectoire modifiée car il provoque une induction magnétique dans le matériaux qui contient les deux fentes ... qu'il y ait un observateur, un appareil de mesure ou pas. En quelque sorte les fentes sont un appareil de mesure.
C'est pourquoi la réalisation de cette expérience serait intéressante, pour confirmer ou infirmer les principes de la MQ.
A vous lire
Cordialement
Hervé
Pour toi oui, pour moi aussi mais il est bon de vérifier expérimentalement les principes de nos cultures scientifiques. C'est en ne croyant pas aux principes d'Aristote que Gallilée a fait ses découvertes, idem pour Einstein vis à vis de Newton, et combien d'autres ...
Je pense que si cette expérience est réalisée elle abondera dans le sens de la MQ ... mais encore faut-il s'en assurer, et on n'est pas à l'abri d'une surprise.
Cordialement
Hervé
PS : j'espère que le tutoiement ne te gêne pas
hcl
Cependant un jet d'électrons se propageant de la source vers l'écran doit être assimilable à un fil rectiligne parcouru par un courant.
Ca ne marche pas, en effet, ici tu supposes directement qu'un électron a une trajectoire alors que ce n'est pas le cas.
hcl
Un tel fil provoquera une induction magnétique autour de lui. Par conséquence si on mesure l'induction magnétique à proximité de chaque trou on devrait pouvoir mesurer par lequel des deux est passé l'électron, ou s'il passe par les deux.
Je pense que la réponse a été donnée, toute détection d'un champ produit par l'électron correspond à une réduction du paquet d'onde, et donc à la disparition de la frange d'interférence.
Ce n'est pas un problème de perturber l'électron, il n'a pas de trajectoire en soi, il passe par les deux trous, et interfèrent sur l'écran.
Si tu cherches à observer par quel trou l'électron passe, cela annule la fonction d'onde passant par l'autre trou, et donc au final il ne reste plus de fonction d'onde dans l'autre trou pour interférer avec ce trou.
A ma connaissance, je ne sais pas si cette expérience exactement a eu lieu, mais une expérience dérivée très sûrement.
Je comprends bien ton point de vue qui est tiré de la théorie quantique. Oui "en principe" tu dois avoir raison, mais en pratique ?
Si tu as des infos sur une expérience dérivée, ça m'intéresse. Pour ma part je ne connais que celle de Aharonov-Bohm qui s'en rapproche de très loin (voir https://en.wikipedia.org/wiki/Aharonov-Bohm_effect).
Cordialement
Hervé
Je ne suis pas vraiment sûr de comprendre la page web mentionnée, mais appremment c'est inversé non ? On tente de détecter l'effet d'un champ électromagnétique macroscopique sur une particule, alors que ton expérience (si je l'ai bien comprise) mentionne la détection d'un champ magnétique microcopique généré par le passage d'un électron (ce qui pose énormément de problèmes expérimentaux).
Tu dois déjà connaite mais au cas où il y a ça:
des infos à la fin de ce pdf
Oui, je connais cette expérience mais elle ne correspond pas à ce que je cherche. Oui aussi, l'expérience Aharonov-Bohm n'est que très éloignée mais elle montre que finalement la réalisation expérimentale d'une mesure d'induction sur les fentes doit être possible techniquement.
Pour moi l'expérience des fentes de Young possède 2 appareils de mesure : un écran avec des fentes qui sert à mesurer la présence de la trajectoire de l'électron et un écran fluorescent qui sert à mesurer l'impact et donc la nature de l'électron.
Le premier appareil permet de vérifier que le jet d'électron est arrêté par un écran mais passe par des trous si on en aménage. Le second appareil permet de vérifier que l'électron ne s'est pas transformé en perlinpinpinate de sodium mais qu'il est bien resté un électron avec des propriétés corpusculaires, même s'il traverse deux fentes aménagées dans un écran.
Au passage des fentes l'électron doit générer une induction magnétique dans le matériaux contenant les fentes, qui en retour agira sur l'électron, comme tu l'as bien rappelé. Ajoutons donc un appareil de mesure de l'induction magnétique sur l'écran : rien ne change pour l'électron car aucune mesure supplémentaire ne lui est imposée, en revanche on mesurera l'état des fentes.
Cordialement
Hervé
Oui mais le problème avec les particules neutres est que pour les détecter il faut les arrêter en les captant dans un détecteur. L'expérience de Young a d'abord été faite avec des photons mais elle a aussi été répétée avec nombre de particules neutres : neutrons, atome de Ne, molécules, ... A chaque fois pour s'assurer que la particule passe par une fente il faut l'arrêter, ce qui détruit de facto la figure d'interférence. Ce n'est pas le cas avec des particules chargées si on parvient à mesurer l'induction qu'elles provoquent à leur passage dans les fentes.
Comment réaliser cette mesure ? C'est justement cela que je ne sais fichtrement pas et que j'aimerais connaître ! Je suis chimiste de formation et je ne connais pas grand chose à l'électromagnétisme, et encore moins aux montages expérimentaux dans cette discipline. Je suis donc à la pêche d'infos qui pourraient évoquer ce problème.
Cordialement
Hervé
On peut aisément donner une image de principe du dispositif que j'évoque : dans un écran on ménage deux fentes et de part et d'autre on dispose deux boussoles. Si l'électron passe par une des fentes l'aiguille de la boussole la plus proche se met en mouvement, si l'électron passe simultanément par les deux fentes les deux aiguilles des deux boussoles se mettent en mouvement.
Reste à savoir ce qui pourrait servir de boussole. Il est clair cependant que le champ magnétique initial des aiguilles doit être colinéaire à la trajectoire de l'électron pour qu'il ne puisse pas provoquer de force sur ce dernier et donc dévier sa trajectoire.
Cela me semble simple en principe ... je dois donc sûrement être ignorant de quelque chose.
Cordialement
Hervé
Oui, bien sûr il faut trouver le dispositif qui servirait de boussole.
L'effet Hall pourrait être utilisé mais cela imposerait de placer sur l'écran des fils conducteurs parcourus par un courant électrique (si je ne me trompe) ... qui risquent de beaucoup perturber l'électron incident. C'est une piste cependant.
Cordialement
Hervé
Oui, je comprends bien, c'est une approche possible mais quelqu'un l'aurait-il réalisé ? Mystère ...
Pardon de devoir suspendre ici cette discussion mais je pars à la marée dans les Côtes d'Armor. Ca durera 3 jours (dimanche, lundi et mardi) mais je tâcherai de me connecter depuis là bas.
A bientôt.
Cordialement
Hervé
hcl> Des expériences se rapprochant de ce que tu veux ont déjà été réalisées : détecter une particule (ou un champ) générée par une autre particule en tentant de ne pas perturber celle-ci.
As-tu entendu parler de la gomme quantique ?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9r ... lan_Scully
Le paradoxe EPR ?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_EPR
Tout cela a pour base la détection d'une particule plus ou moins liée à une autre, dont la détection nous permet de connaître l'état de l'autre (en l'occurrrence pour toi : par quel trou est passé l'électron).
A chaque fois l'expérience s'est soldé par une confirmation de la mécanique quantique.
Hello,
Non, je ne connaissais pas la "gomme quantique", je vais regarder cela de plus près. Cela dit dans ces deux expérience (expérience A. Aspect pour EPR) on ajoute le problème de l'intrication quantique à celui de la détermination de la trajectoire. Je crois comprendre cependant que pour la gomme quantique la propriété d'intrication permettrait éventuellement d'aider à comprendre ce problème de trajectoire. Cela me semble tout de même un empilage de trop de problèmes simultanément. En tout cas oui, ces éléments sont utiles au débat.
Je suis donc revenu de la marée dont voici un aperçu :
(Ce sont des ormeaux)
Cordialement
Hervé
hcl
Hello,Non, je ne connaissais pas la "gomme quantique", je vais regarder cela de plus près. Cela dit dans ces deux expérience (expérience A. Aspect pour EPR) on ajoute le problème de l'intrication quantique à celui de la détermination de la trajectoire. Je crois comprendre cependant que pour la gomme quantique la propriété d'intrication permettrait éventuellement d'aider à comprendre ce problème de trajectoire. Cela me semble tout de même un empilage de trop de problèmes simultanément. En tout cas oui, ces éléments sont utiles au débat.
Pour ma part, je pense que c'est plus ou moins le même problème.
En effet, si tu veux tenter de mesurer un champ magnétique, produit par un électron, c'est comme si tu avais des détecteurs faits d'atome, et donc de particules chargées, et que tu tentes de détecter l'effet indirect des photons virtuels composant le champ magnétique. Il doit exister une intrication entre l'électron, et les photons virtuels.
Le fait de détecter un effet du photon sur un des atomes de nos détecteurs produit un effet sur l'électron, qui sera passé dans un trou et pas dans l'autre, ce qui détruira la figure d'interférence.
Pour être plus précis, la fonction d'onde décrivant l'électron passe par les deux trous pour interférer sur l'écran.
Mesurer où est l'électron avant le passage par les deux fentes ne perturbe que très peu la figure d'interférence.
Par contre placer un capteur (quelque soit sa nature) juste après un des trous produit ce que l'on appelle une réduction du paquet d'onde, ceci annule la fonction d'onde qui passe par l'autre trou, et du coup il n'y a plus d'interférence.
Oui, encore une fois "en principe" ça doit fonctionner comme tu le dis mais en pratique nul ne semble en avoir fait l'expérience. Réaliser cette dernière permettrait sans doute de donner une nouvelle vérification du principe que tu cites.
Dans le montage que je préconise on mesurerait l'état magnétique de l'écran percé de deux trous, pas l'état de l'électron. Il n'y aurait donc a priori aucune raison d'obtenir une réduction des fonctions d'ondes de l'e-, mais uniquement de celles de l'écran.
Encore une fois il m'apparaît que l'écran percé de deux trous est un appareil de mesure : il permet de mesurer si l'e- passe au travers des deux fentes ou pas. L'écran final où se crash l'électron est un second appareil de mesure : il permet de mesurer les propriétés et la position de l'e- par réduction de son paquet d'ondes. Le premier appareil apparaît alors comme produisant la superposition des fct d'ondes de l'e- tandis que le second produit sa réduction.
Je pense donc que la mesure de l'état magnétique des fentes au passage de l'e- serait riche d'enseignements. Cela permettrait sans doute de confirmer les hypothèses, les principes, de la mécanique quantique, mais avant d'en être certain il faudrait en toute rigueur en faire l'expérience réellement.
A ce propos il faut se rappeler que l'expérience des fentes de Young avec des particules est longtemps restée une "gedanken experiment", une expérience de pensée. Une fois réalisée effectivement elle a pu confirmer les principes jusqu'alors supposés de la MQ. La réalisation de cette expérience a même reçu le prix de "plus belle expérience de physique du siècle" par je ne sais plus quel jury.
Cordialement
Hervé
hcl
Oui, encore une fois "en principe" ça doit fonctionner comme tu le dis mais en pratique nul ne semble en avoir fait l'expérience. Réaliser cette dernière permettrait sans doute de donner une nouvelle vérification du principe que tu cites.
J'ai une question, comment mesure-t-on la présence d'un électron ? Personne ne peut voir ou toucher un électron.
L'on mesure qu'un électron est passé en mesurant par exemple un champ électrique (et un champ électrique c'est un champ magnétique dans un autre référentiel).
Donc oui l'expérience a été tenté. Quand on mesure le champ magnétique d'un électron, on détermine par quel trou un électron passe, et donc plus d'interférence.
hcl
Dans le montage que je préconise on mesurerait l'état magnétique de l'écran percé de deux trous, pas l'état de l'électron. Il n'y aurait donc a priori aucune raison d'obtenir une réduction des fonctions d'ondes de l'e-, mais uniquement de celles de l'écran.
Bah si là tu essaies de contourner quelque chose sans voir le dispositif expérimental qui permet de mesurer par quel trou un électron passe.
Je pense que pour faire avancer le débat, il faut se renseigner sur les détecteurs, comment met-on en évidence un électron passant par un trou (induction ? champ électrique ? etc...)
hcl
Encore une fois il m'apparaît que l'écran percé de deux trous est un appareil de mesure : il permet de mesurer si l'e- passe au travers des deux fentes ou pas. L'écran final où se crash l'électron est un second appareil de mesure : il permet de mesurer les propriétés et la position de l'e- par réduction de son paquet d'ondes. Le premier appareil apparaît alors comme produisant la superposition des fct d'ondes de l'e- tandis que le second produit sa réduction.
Je ne suis pas trop d'accord sur le premier appareil. Pour moi c'est un écran, c'est une contrainte de l'environnement qui interdit à la fonction d'onde décrivant l'électron d'avoir des valeurs non nulles ailleurs que dans les trous (dans le plan défini par l'écran).
hcl
Je pense donc que la mesure de l'état magnétique des fentes au passage de l'e- serait riche d'enseignements. Cela permettrait sans doute de confirmer les hypothèses, les principes, de la mécanique quantique, mais avant d'en être certain il faudrait en toute rigueur en faire l'expérience réellement.
Je pense que cela a déjà été fait.
hcl
A ce propos il faut se rappeler que l'expérience des fentes de Young avec des particules est longtemps restée une "gedanken experiment", une expérience de pensée. Une fois réalisée effectivement elle a pu confirmer les principes jusqu'alors supposés de la MQ. La réalisation de cette expérience a même reçu le prix de "plus belle expérience de physique du siècle" par je ne sais plus quel jury.Cordialement
Hervé
Euh... je ne suis pas trop d'accord. L'expérience des fentes d'Young est une expérience d'optique qui a mis en évidence les propriétés ondulatoires de la lumière.
Ensuite la soutenance de thèse de Louis de Broglie a assigné une longueur d'onde à une quantité de mouvement d'une particule, et un fréquence à l'énergie d'une particule postulant une dualité onde-corpuscule à toutes les particules et pas seulement à la lumière.
Par ailleurs la MQ n'avait pas vraiment de principe figée quand l'expérience a été tentée, c'est plus tard que l'interprétation de Copenhague, l'interprétation probabiliste par les fonctions d'onde a été donnée.
Pour moi cette expérience a été à trouver la signification de la fonction d'onde en terme de probabilité.
Je ne pense pas qu'au départ, Planck, Einstein, Schrödinger, ou Heisenberg ont posé les postulats de base pour ensuite voir la confirmation. La mécanique quantique s'est plutôt construite a fortiori, en commençant par des règles ad hoc (cf Niels Bohr), puis les règles se sont petit à petit formalisées à mesure que les résultats expérimentaux se sont accumulés.
comment réaliser une mesure sur une particule élémentaire sans en modifier les propriétés... pas facile... c'est élémentaire...
capter quelque chose de manière passive... comment faire lorsque rien n'est émit !
utiliser un substrat pour tracer les trajectoires ? un substrat homogène qui ne serait qu'un support matériel, la particule élémentaire passe sans altération. un supra conducteur ?
Maulus
comment réaliser une mesure sur une particule élémentaire sans en modifier les propriétés... pas facile... c'est élémentaire...
capter quelque chose de manière passive... comment faire lorsque rien n'est émit !
utiliser un substrat pour tracer les trajectoires ? un substrat homogène qui ne serait qu'un support matériel, la particule élémentaire passe sans altération. un supra conducteur ?
A partir du moment où tu mesures un champ électrique ou magnétique, tu altères la particule, puisque tu mets en face un autre électron, qui va sûrement perturber la particule que tu mesures.
De toute façon de 2 choses l'une :
- ou bien la particule test est perturbée, dans ce cas l'électron est bien passé par ce trou là, et donc il y a réduction du paquet d'onde de ce côté du trou
- ou bien la particule test n'est pas perturbée, et donc l'électron est passé par l'autre trou, donc il y a aussi réduction du paquet d'onde.
En fait le problème de la mécanique quantique est l'existence d'une personne consciente qui va lire les mesures, et donc réduire le paquet.
Petit NB sur l'observation, ce n'est pas le fait qu'un observateur observe pendant l'expérience mais qu'il existe un système qui mesure et qui sera dépouillés en statistique après, l'observateur dans ce cas est le système de détermination et pas celui qui dépouille les résultats, ceci toujours au temps T=0 de l'expérience
quand je lis ça, j'ai l'impression que c'est la conscience de l'observateur qui fait se modifier l'état de la particule et non l'impact de l'instrument de mesure 
et quand je parle de substrat, d'un support d'une qualité différente de l'air ou du vide, je veux dire une matière qui permettrait de laisser un marqueur du passage de la particule.
il faut chercher a améliorer l'experience peut être.
certe, mais si le support est homogène, les modifications sur l'élément observé peuvent être prédites. enfin je m'aventure dans un domaine que je maitrise pas du tout...
m'enfin je vois un électron qui navigue en ligne droite dans de l'eau, ou dans autre chose, il émet quelque chose quand il passe, mais sa nature n'est pas modifiée puis qu'il parcourt son chemin peinard sur un support homogène et neutre qui conduit parfaitement le courant. ou dans un supra conducteur dans lequel le passage de l'electron pourrait être suivit.. je sais pas.
pour Maulus le problème dans ces expériences, c'est de savoir si c'est une onde OU une particule quand tu as un résultat que ce soit une onde ou une particule tu n'observe pas le 2ième aspect du quantum particule ou onde c'est là le paradoxe et pas tellement le fait qu'on puisses le mesurer ou pas
Hello,
Je tiens à souligner que je ne cherche aucunement à remettre en cause les principes de la mécanique quantique mais simplement à les fonder plus solidement en m'assurant que l'un d'entre eux est vérifié expérimentalement.
Bongo,
L'expérience des fentes de Young avec des e- est évoquée par Feynman dans son cours de 1979 où il précise "cette expérience n'a jamais été réalisée", et pour cause : elle ne sera effectivement réalisée qu'en 1989 par Tonomura. Pourtant Louis de Broglie avait prévu son résultat dès 1926 et des indices expérimentaux avaient été donnés par Davisson et Germer en 1927.
Pardonne poi de te le dire mais l'expérience de Tonomura n'aurait pas été qualifiée "d'expérience du siècle" si Tonomura avait considéré comme toi que les principes de deBroglie et Feynman étaient "science totale sans besoin de vérification". Certes Tonomura n'a pas remis en cause la MQ, et même bien au contraire, mais il nous a donné une pierre d'angle faite de concret lorsque nous n'avions avant que des suputations.
Quelle plus belle et éclatante victoire des principes que tu soutiens si jamais l'expérience que je propose te donne raison !? Nombreux seront ici ceux qui loueront ta perspicacité et ta valeur scientifique. Tu as donc tout à gagner à participer au débat plutôt que de tenter de l'éteindre sous un "c'est une définition" qui serait l'arbitre absolu. En science seule l'expérience peut être un arbitre absolu.
Mais l'expérience dont je parle ne semble pas avoir été menée, même si tu dis "je pense que cela a déjà été fait". D'ailleurs à ce propos, peux-tu nous dire ce qui te fait penser cela car c'est précisément toute la problématique dont il est question dans le présent thread du présent forum. Qui a déjà réalisé cette expérience ?
A vous lire
Cordialement
Hervé
C'est payant mais on peut avoir des infos résumées notamment sur
https://physicsworld.com/cws/article/indepth/9745%20f
ou https://physicsworld.com/cws/article/print/9746
Une recherche de langue anglaise sur google avec les mots clés : "young double slit experiment" ou simplement "young slit experiment" donnent pas mal d'infos.
Cordialement
Hervé
j'ai trouvé cela sur Akira Tonomura (gratuit ) - suivre le lien à l'intérieur de l'article. https://www.spms.ntu.edu.sg/PAP/100yearsofphysics/tonomura.html
C'est l'expérience dite "double-slit experiment with electrons"