SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/2019 week 39 part 1

La semaine 39  des découvertes et publications  recensées par  SCIENCE X est tellement riche en articles intéressants que je pourrais proposer plusieurs traductions par jour … Toutefois  l’administrateur –auteur de ce site, subissant  les assauts de l’Age et de problèmes visuels   ne peut tenir ce rythme  et ne vous proposera qu’une  traduction + commentaires  ,par jour dans le meilleur des cas

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12000 atoms in two places at once: A new record in quantum superposition

12000 atomes en deux endroits à la fois: un nouveau record en superposition quantique

par l'Université de Vienne

Illustration artistique de la délocalisation des molécules massives utilisées dans l'expérience. Crédit: © Yaakov Fein, Universität Wien

Le principe de superposition quantique a été testé à une échelle sans précédent dans une nouvelle étude réalisée par des scientifiques de l'Université de Vienne en collaboration avec l'Université de Bâle. Des molécules chaudes et complexes composées de près de deux mille atomes ont été réunies  dans une superposition quantique et amenées à interférer. En confirmant ce phénomène - «le cœur de la mécanique quantique», selon les termes de Richard Feynman - à  cette  nouvelle échelle de masse, de meilleures contraintes sur les théories alternatives à la mécanique quantique  apparaissent . Le travail sera publié dans Nature Physics.

Le principe de superposition est une caractéristique de la théorie quantique qui découle de l’une des équations les plus fondamentales de la mécanique quantique, l’équation de Schrödinger. Elle décrit les particules dans le cadre des fonctions d'onde qui, tout comme les vagues d'eau à la surface d'un étang, peuvent avoir des effets d'interférence. Mais contrairement aux ondes d’eau,  un comportement collectif de nombreuses molécules d’eau en interaction, les ondes quantiques peuvent également être associées à des particules isolées.

L’exemple le plus élégant de la nature onde des particules est peut-être l’expérience de la double fente, dans laquelle la fonction d’onde d’une particule traverse simultanément deux fentes et interfère. Cet effet a été mis en évidence pour les photons, les électrons, les neutrons, les atomes et même les molécules. Il soulève une question à laquelle physiciens et philosophes se sont débattus depuis les débuts de la mécanique quantique: comment ces étranges effets quantiques passent-ils dans ce monde classique avec lequel nous sommes tous familiers

Les expériences de Markus Arndt et de son équipe de l'Université de Vienne abordent cette question de la manière la plus directe possible, c'est-à-dire en montrant une interférence quantique avec des objets toujours plus massifs. Dans les expériences récentes, les molécules ont des masses supérieures à 25 000 unités de masse atomique, plusieurs fois supérieures à celles de l’enregistrement précédent. L'une des plus grosses molécules envoyées par l'interféromètre, C707H260F908N16S53Zn4, est composée de plus de 40 000 protons, neutrons et électrons, avec une longueur d'onde de Broglie mille fois plus petite que le diamètre d'un seul atome d'hydrogène. Marcel Mayor et son équipe de l'Université de Bâle ont utilisé des techniques spéciales pour synthétiser de telles molécules massives, suffisamment stables pour former un faisceau moléculaire sous ultra-vide. Pour prouver la nature quantique de ces particules, il a également fallu un interféromètre à ondes de matière avec une ligne de base de deux mètres de long, construit spécialement à Vienne.

Une classe de modèles visant à réconcilier la transition apparente d’un régime quantique à un régime classique prédit que la fonction d’onde d’une particule s’effondre spontanément à une vitesse proportionnelle à sa masse au  carré.En montrant de manière expérimentale qu'une superposition est maintenue pour une particule lourde pendant un laps de temps donné, on fixe donc directement une limite à la fréquence et à la localisation d'un tel processus d'effondrement. Dans ces expériences, les molécules sont restées dans une superposition pendant plus de 7 ms, suffisamment longtemps pour définir de nouvelles limites interférométriques sur d'autres modèles quantiques.

Une mesure généralisée appelée macroscopicité est utilisée pour classer dans quelle mesure de tels modèles excluent d'autres modèles, et les expériences de Fein et al. publiées dans Nature Physics représentent en effet une augmentation de l'ordre de grandeur de la macroscopicité. "Nos expériences montrent que la mécanique quantique, malgré  toute son étrangeté, est également incroyablement robuste, et je suis optimiste sur ce fait que les futures expériences le testeront à une échelle encore plus massive", déclare Fein. La ligne entre quantique et classique deviendra  de plus en plus floue.

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More information: Yaakov Y. Fein et al. Quantum superposition of molecules beyond 25 kDa, Nature Physics (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0663-9

Journal information: Nature Physics

Provided by University of Vienna

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 MES COMMENTAIRES

 Voilà un article  qui devrait «  chatouiller » tous ceux  qui se demandent  quand trouvera -t-on enfin  la frontière  exacte  entre  l’échelle quantique  et l’échelle  macroscopique ????Mais d’autres s’expriment plus crument :où termine la physique classique  et oùu commence la physique quantique ??????

Personnellement  j’en suis toujours resté sur  l’enseignement de mes maitres : ne prenez pas le contenu de l’équation de  Schrödinger POUR UNE MULTIPLICATION  MIRACULEUSE DES ONDES  VOIRE DES OBJETS DE LA REALITE … MAIS PLUTOT POUR   UNE PROBABILITE ELARGIE  DE LEUR  LOCALISAATION  STRICTE …AU SENS CLASSIQUE …….

Donc    POUR MOI  pas d’équivoque : …La  photo proposée par la publication ; vous ne devez pas l’interpréter comme deux assemblages  réellement différents   d’atomes mais  comme   deux emplacements possible s pour un seul assemblage  MAIS INTERFERANT ENTRE EUX

…Et n’oubliez pas que 1200 atomes   c’est vraiment pas grand-chose car :N(AVOGADRO) =  6 ,022 x 10puissance 23!!!