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Physique Quantique, La superposition quantique

Posté par
DinoRoussaux
14-01-18 à 22:50

Bonjour je suis en 3° et je m'intéresse pas mal a la physique quantique mais je n'arrive pas a comprendre le principe de la Superposition Quantique ...
Si quelqu'un saurait m'expliquer clairement ça m'aiderait pas mal .
Merci D'avance ^^

Posté par
dirac
re : Physique Quantique, La superposition quantique 20-01-18 à 10:42

Hello

Le principe de superposition te dit que l'état d'un système appartient à un espace de Hilbert (bof!) c'est à dire que tout état peut s'écrire comme combinaison (superposition) linéaire des vecteurs d'une base de cet espace (re-bof!)

C'est sans doute pas cela qui va t'aider ... Mais avec un exemple "fondamental" on va peut être y arriver.

L'expérience des fentes de Young t'est sans doute connue:

Tu envoies une onde (monochromatique) sur une plaque percée de 2 fentes et tu mesures l'éclairement sur un écran situé derrière la plaque. Tu observes une "figure d'interférence": des franges d'éclairage maximal puis minimal qui se succèdent.
=> cela confirme le caractère ondulatoire de la lumière  (c'est à dire une onde périodique qui se propage)

Tu refais maintenant la même expérience avec des atomes (un peu plus difficile à réaliser): tu "lâches" donc successivement des atomes au dessus d'une plaque percée de 2 fentes et tu mesures les impacts sur un écran situé au dessous. Et là (miracle?) tu observes une figure d'interférences similaire à celle de ta première expérience.

Pourtant les atomes sont passés successivement par l'une ou par l'autre des fentes.  Tu bouches un fente, les interférences disparaissent, tu détectes par quelle fente passent les atomes, elles disparaissent aussi.

(t'inquiète, on arrive bientôt à la superposition ...)

On introduit alors une fonction qui retourne, pour une position x dans l'espace à un instant t , la probabilité d'y trouver notre atome

Et la on fait différents constats:

- En posant que cette fonction est une fonction d'onde se propageant dans l'espace (idée venant de l'analogie suggérée par les figures d'interférences)

- En exprimant  \psi_1(x,t), fonction d'onde dans le cas ou la fente 2 est bouchée

- En exprimant  \psi_2(x,t), fonction d'onde dans le cas ou la fente 1 est bouchée

... on observe le principe de superposition

C'est à dire que  \psi(x,t), fonction d'onde dans le cas où les 2 fentes sont ouvertes vérifie:

\psi(x,t) = \psi_1(x,t) + \psi_2(x,t)

Il y a superposition des fonctions d'ondes (qui je te le rappelle retournent des probabilités, il est donc "logique" que ces probabilités -et donc les interférences- disparaissent lorsque l'on mesure par quelles fentes passent les atomes)

Est ce plus clair?



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