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La physique quantique est une théorie qui étudie de manière approfondie le comportement de la matière à l'échelle atomique et explique la nature du rayonnement électromagnétique.
LE SPIN
Le spin (moment cinétique intrinsèque) d’un électron est une propriété purement quantique. Si un électron dont le spin est orienté horizontalement
traverse un champ magnétique orienté verticalement, le spin basculera vers le haut avec une probabilité de 50 %, et vers le bas avec une
probabilité de 50 %, le résultat étant vraiment aléatoire par nature. Même si nous connaissons parfaitement toutes les propriétés de l’électron
et de son spin avant qu’il ne traverse le champ magnétique, l’incertitude quantique nous empêche de prévoir de quel côté le spin basculera.
Avec un spin initial horizontal, l’électron est dans une superposition à poids égaux des états de spin « haut » et « bas ». Si une mesure
est réalisée cette superposition cesse d’exister : elle se réduit à l’un de ses termes et l’on obtient un résultat unique ; on mesurera
un spin orienté soit vers le haut, soit vers le bas.
L’INTRICATION
En mécanique quantique, l'intrication, ou enchevêtrement quantique, est un phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules)
forment un système lié, et présentent des états quantiques dépendant l'un de l'autre quelle que soit la distance qui les sépare. Ce qui
est en contradiction totale avec les lois de la relativité : un événement survenant à un endroit ne peut pas affecter instantanément un
événement lointain ; les influences se propagent, au mieux, à la vitesse de la lumière.
D’après la théorie quantique, les propriétés des particules peuvent être intriquées de telle façon que leur valeur d’ensemble soit bien connue,
mais que les valeurs individuelles restent complètement incertaines. Les mesures, selon le même axe, de spins de deux électrons
intriqués seront toujours des valeurs opposées. Par exemple, si l’on mesure le spin d’un des électrons et qu’on trouve qu’il pointe vers
le haut, l’autre pointera vers le bas. Cette corrélation tient toujours, même si les électrons sont très distants l’un de l’autre.
Alors que l’état du premier électron ne devient déterminé qu’au moment de la mesure, il n’a aucun moyen de communiquer ce résultat à
son partenaire. Comment la seconde particule « sait »-elle que le spin de la première pointe vers le haut ou vers le bas ?
LA RADIOACTIVITE
La radioactivité est le phénomène décrivant la désintégration spontanée des noyaux instables d'une espèce chimique. Un élément chimique
peut posséder plusieurs isotopes, un même numéro atomique, mais un nombre de masse différent. Parmi les isotopes d'un élément chimique,
seuls certains sont stables. Les autres se désintègrent spontanément : ils sont radioactifs.
La radioactivité est un phénomène qui se déclenche sans intervention extérieure, indépendamment de la pression et de la température. On ne peut pas
prévoir l'instant de la désintégration du noyau, mais étant instable, il se désintègrera tôt ou tard, c’est inéluctable.
LE NEUTRINO
Les neutrinos sont des particules élémentaires, de masse pratiquement nulle, engendrées par des réactions nucléaires. Chaque seconde,
ils sont 60 milliards à traverser chaque centimètre carré de notre planète sans laisser la moindre trace. De nombreux théoriciens ont
cependant postulé que le neutrino pourrait être un tachyon, qui se déplace plus vite que la lumière « tout en respectant les postulats
de la relativité restreinte ». Leur masse étant virtuellement nulle, ils n'interagissent que très rarement avec d'autres particules,
ce qui leur permet de se déplacer en ligne droite jusqu'aux frontières de l'Univers, traversant les étoiles, les planètes, de vastes
champs magnétiques et des galaxies entières comme si ceux-ci n'existaient pas. Une énigme réside en partie dans la détermination de ce
que les spécialistes appellent les trois angles de mélange ; des paramètres qui caractérisent la propension des neutrinos à se transformer
d’une espèce dans une autre.
LA MATIERE ET L’ANTIMATIERE
Selon les cosmologistes, matière et antimatière ont été créées en même quantité au moment du big-bang. Mais l’une et l’autre s’annihilant
mutuellement en rayonnement quand elles entrent en contact, l’Univers, à l’exception de ce rayonnement, aurait dû se retrouver intégralement
vide une fraction de seconde après le big-bang. Or, nous sommes là pour en témoigner, il demeure dans le cosmos un petit reliquat de matière,
signe qu’un mécanisme a favorisé cette dernière dans les premiers instants.
LE SAUT QUANTIQUE
Un système atomique, soumis à des processus dissipatifs comme l'émission spontanée de photons ou l'excitation par un rayonnement
thermique, effectue des sauts quantiques à des instants aléatoires, tout en évoluant de manière cohérente entre deux sauts
quantiques successifs. C’est un changement brusque du passage d'un électron d'un état d'énergie donné à un état d'une autre énergie
de manière pratiquement instantanée.
(Ce passage est un phénomène discontinu qui rentre en contradiction avec une description classique dans laquelle l'énergie serait
distribuée continument.)
LA REDUCTION DU PAQUET D'ONDE
Processus par lequel la fonction d'onde, associée à une particule ou à un groupe de particules dans un système quantique, disparaît rapidement,
si on essaie de la soumettre à une mesure. Ou, encore, ne pouvant se diviser, par soucis de cohérence au système universel, se réduit promptement
pour éviter un obstacle tentant de la découper. (Pour résoudre ce type de problème conceptuel, certains physiciens, dont Albert Einstein,
ont soutenu à tort l'hypothèse de l'existence de variables cachées.)
Toutes ces particules, à un instant donné, sont confrontées à une prise de décision rapide, voir spontanée, un choix à prendre d’une manière ou d’
une autre, mais obligatoire. Est-ce un arbitrage décisionnel aléatoire ou réfléchie ? Cependant, comme l’a exprimé Einstein, ‘la nature ne joue
pas aux dés !’
LA DUALITE ONDE-PARTICULE
La dualité onde-corpuscule est un principe selon lequel tous les objets physiques peuvent présenter parfois des propriétés d'ondes et parfois
des propriétés de corpuscules. Jusqu'à ce qu'une observation soit faite, la position d'une particule est décrite en termes d'ondes de probabilité,
mais après que la particule est observée (ou mesurée), elle est décrite par une valeur fixe, un point mathématique. En d’autre terme, un électron,
selon qu’il soit observé ou pas, il adopte des propriétés d’onde ou de corpuscule. C’est l’observation qui modifie sa nature ou son comportement.
Comment l’électron sait qu’il est observé ?
L’ESPACE TEMPS
La notion du temps et de l’espace obéit à plusieurs lois physiques souvent inexplicables qui demandent observation, réflexion, analyse et
démonstration. En physique, l'espace-temps est une représentation mathématique de l'espace et du temps comme deux notions inséparables et
s'influençant l'une l'autre. Chaque objet est lié à une horloge qui définit son temps propre.
Le temps est déterminé par la vitesse ainsi que par la gravité. Ainsi, les astres et les planètes ralentissent le temps, tout comme
le temps s’écoule moins vite en basse altitude qu’en haute.
A 20 000 m d’altitude, un satellite perd un quart de sa pesanteur terrestre et son horloge interne va plus vite de 45µ seconde par jour.
S’il se déplace à 14 000 km/h, il perd 7µ seconde par jour. C’est une réalité qui est pris en considération par les systèmes de
Géolocalisation par satellite (GPS).
La physique quantique est un domaine qui dépasse notre entendement. Nous constatons, observons une quantité de phénomène mais nous
sommes dans l’incapacité dans donné la moindre explication, car elle ne réponde pas à notre logique rationnelle et cartésienne.
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