Dualité onde particule à l'échelle du laboratoire

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Dualité onde-particule à l'échelle du laboratoire

Conférence de Samuel BERNARDET - 21 février 2013

Ou comment la petite physique rejoint la grande 

Et pourquoi une simple expérience de dynamique des fluides remet en perspective un siècle de recherche et de spéculations sur la nature de la matière aux très petites échelles.

Un chercheur français, Yves Couder, a découvert en 2005 un nouvel objet physique : les gouttes marcheuses. Cette découverte remet en perspective un siècle de recherche et de spéculations sur la nature de la matière aux très petites échelles. Ces gouttes ont en effet la propriété, connue pour les photons entre autres, d'être à la fois des particules et des ondes.

Yves-Couder

Walking and orbiting droplets, Nature, Sept 2005   

Y. Couder*, S. Protière*, E. Fort†, A. Boudaoud‡

           *Matières et Systèmes Complexes, and †Matériaux et Phénomènes Quantiques, Université Paris 7 Denis Diderot, 75005 Paris, France, ‡Laboratoire de Physique Statistique, 24 rue Lhomond, 75231 Paris, France

 

two slits partilces only

Au fil des siècles, les conceptions concernant la nature de la lumière, puis de la matière, ont fluctuées : Huygens, Newton, Young, Einstein, Planck, Schrödinger, Feynman …

L'évolution des théories et des expériences concernant la nature corpusculaire ou ondulatoire de la lumière et de la matière a abouti  à l'expérience de diffraction à travers une double fente pour des particules uniques (Expériences dite des fentes d'Young). Cette expérience est le paradoxe fondamental sur lequel est bâtie la physique quantique, et a donné naissance à de nombreuses interprétations

 

 

pot vibrant

La découverte des « gouttes marcheuses » en 2005 apporte un nouvel éclairage sur cette expérience. Une goutte d’huile déposée sur un bain d’huile identique soumis à des vibrations verticales va rebondir à la surface. Sous certaines conditions, cette goutte va interagir avec les ondes créées lors du rebond et se mettre à avancer. La goutte rebondissante et les ondes associées à la surface de l’huile forment un ensemble onde-particule.

Il est possible de reproduire par cette simple expérience, à l'échelle du laboratoire, l'expérience des Fentes d'Young à particule unique.

trajectoires

Ci-contre : de nombreuses trajectoires superposées d’un goutte marcheuse « diffractant » à travers une fente. On observe que les gouttes suivent des trajectoires préférentielles à la sortie de la fente, donnant naissance à un motif de diffraction. Pourtant, chaque goutte semble suivre une trajectoire aléatoire

   
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