Expérience d?Afshar - Définition

Introduction

Mécanique quantique

Postulats de la mécanique quantique Histoire de la mécanique quantique Concepts fondamentaux État quantique · Superposition · Observable · Intrication · Mesure · Principe d'incertitude · de correspondance · Dualité · Décohérence Expériences Fentes de Young · Expérience de Stern et Gerlach · Chat de Schrödinger · Gomme quantique · Paradoxe EPR · Téléportation quantique · Expérience d'Aspect Formalisme Notation Bra-Ket · Équation de Schrödinger · Matrice densité · Représentation de Schrödinger · de Heisenberg · d'interaction Statistiques Maxwell-Boltzmann · Échange · Fermi-Dirac · Fermion · Bose-Einstein · Boson Théories avancées Théorie quantique des champs · Axiomes de Wightman · Électrodynamique quantique · Chromodynamique quantique · Gravité quantique · Diagramme de Feynman Interprétations Problème de la mesure · Copenhague · Ensemble · Variables cachées · Transactionnelle · Mondes multiples · Histoires consistantes · Logique quantique · Réduction par l'observation (consciente) Physiciens Planck · de Broglie · Schrödinger · Heisenberg · Bohr · Pauli · Born · Dirac · von Neumann · Einstein · Bohm · Feynman · Everett · Penrose

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L'Expérience d’Afshar est une expérience de mécanique quantique permettant d'outrepasser le principe de complémentarité de Niels Bohr, c'est-à-dire permettant d'observer, simultanément, l'aspect corpusculaire et ondulatoire de la lumière.

Cette expérience, a été mise au point par le physicien américano-iranien Shahriar Afshar. Initialement créée en 2001, a été remaniée à plusieurs reprises dans le but d'apporter une démonstration aussi irréprochable que possible. Malgré tout, elle fait actuellement (2007) l'objet de nombreuses polémiques quant à son interprétation. De nombreuses critiques, ainsi que des interprétations alternatives du phénomène sont régulièrement présentées sur les sites web, dans les colloques de physique, dans les conférences académiques et dans les archives scientifiques arXiv.

Rappels préliminaires

Figure 1 : Figure d'interférence

Le principe de complémentarité stipule qu'il n'est pas possible de mesurer simultanément deux grandeurs quantiques. C'est le cas par exemple quand on veut observer simultanément les deux manifestations possibles de la lumière : onde et particule. Par conséquent, il n'est pas possible d'observer et mesurer simultanément le caractère ondulatoire et corpusculaire d'un photon.

Figure 2 : Figure d'interférence constituée petit à petit

La façon la plus simple de mettre en évidence le caractère ondulatoire de la lumière est l'expérience des fentes de Young, les franges d'interférences qui sont créées prouvent l'existence d'ondes (fig 1). Le plus surprenant est que si l'on utilise une source lumineuse capable d'émettre un photon à la fois, la figure d'interférence demeure visible (fig 2), elle est alors constituée d'un brouillard de points lumineux dont la densité varie en suivant l'intensité des franges d'interférence.

Se pose alors la question de savoir par lequel des deux trous du dispositif le photon a bien pu passer. L'interprétation classique consiste à supposer que le photon est passé par les deux trous à la fois et a fini par interférer avec lui-même. Toute tentative pour savoir par quel trou est passé le photon (ce qui permettrait de montrer le caractère corpusculaire de la lumière) entraine la disparition de la figure d'interférence.

Le but de l'expérience d'Afshar est donc de parvenir à connaitre le chemin emprunté par le photon (caractère corpusculaire) tout en ne perturbant pas les franges d'interférence (caractère ondulatoire).