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Du
côté des labos
Shahriar
Afshar, nouveau Niels Bohr et/ou nouvel Einstein ?
par Jean-Paul Baquiast
et Christophe Jacquemin
27/07/04 |
Les éditeurs du NewScientist ayant fait de cette
information le thème de l'éditorial de leur
n°2457 du 24 juillet 2004, complété d'un
long article "Quantum rebel" (p. 30), nous
nous estimons autorisés à faire de même,
en nous appuyant sur ledit article sans scupules! La nouvelle
pourrait en effet être d'une très grande importance
scientifique et philosophique. Mais précisons-le, rien
n'est encore joué. Une expérience de confirmation
en cours devrait permettre d'y voir prochainement plus clair
et d'emboucher alors en toute bonne conscience les trompette
de la renommée.
De
quoi s'agit-il ? Nul n'ignore la célèbre expérience
dite des fentes de Young, qui avait permis à Niels
Bohr et aux fondateurs de l'Ecole de Copenhague d'affirmer
le principe de complémentarité quantique : une
entité quantique pouvait être simultanément
observée comme une particule et comme une onde, mais
ces deux états étaient mutuellement exclusifs
à l'observation. Plus exactement, cette entité
devait être quelque chose de tout à fait différent,
ni vraiment particule ni vraiment onde, non observable en
totalité par nos appareils macroscopiques. Ceux-ci
interagissant avec le monde quantique ne pouvaient nous montrer
que l'un de ces aspects à la fois. Einstein, pour sa
part, avait toujours refusé que la description du réel
puisse dépendre de nos observations. Ceci aurait signifié
qu'il fallait renoncer à parler d'un réel en
soi. Il devait exister des variables cachées, non encore
découvertes par la physique, qui auraient permis de
donner une description complète de l'entité
observée. Mais Einstein n'a jamais pu réaliser
d'expériences démontrant son hypothèse.
De ce fait, le réalisme en sciences a perdu toute audience.
Or
il se trouve qu'un physicien de 33 ans, d'origine Iranienne,
Shahriar Afshar, actuellement "visiting" professeur
à l'Université américaine Rowan, a réalisé
à partir de 2001 un dispositif expérimental
original (voir
shéma) qui remet en cause les conclusions de l'expérience
des fentes de Young, pourtant répétée
des milliers de fois depuis une cinquantaine d'années
dans tous les laboratoires du monde. C'est à l' Institute
for Radiation-Induced Mass Studies de Boston puis au département
de physique de Harvard que cette nouvelle expérience
a été conduite. Nous renvoyons à l'article
du NewScientist pour les détails du dispositif.
Disons qu'il projette un rayon laser sur un écran percé
de deux trous relativement éloignés. Lorsque
le laser émet des photons un par un, l'expérimentateur
peut à la fois recueillir un de ces photons sur un
détecteur (lequel photon se comporte alors comme une
particule) et constater que le même photon - se comportant
comme une onde - a traversé les deux trous à
la fois, interférant ainsi avec lui-même et construisant
des franges d'interférences. Les deux états
du même photon, particule et onde, seraient ainsi observables
simultanément par le même observateur, ce qui
contredirait le principe de complémentarité.
Si ce résultat était confirmé, ceci voudrait
dire que la théorie standard de la mécanique
quantique serait invalidé, au moins en partie. On mesure
le coup de tonnerre.
Cet été, les professeurs Afshar, Flores et Knoesel
conduisent une expérience de confirmation à
l'Université Rowan. Ils n'utilisent plus un rayon laser
dont on pouvait craindre qu'il ne contamine l'expérience
par des effets de physique macroscopique, mais un émetteur
de photons photon par photon. Ce sera donc dans quelques semaines
que le monde saura ce qu'il en est et si le principe de complémentarité
doit être rangé au placard des paradigmes dépassés.
Bien d'autres
conséquences en découleraient. Certes, les bizarreries
du monde quantique ne disparaîtraient pas pour autant,
les entités-objets resteraient à la fois des
ondes et des particules, mais les futures interprétations
du phénomène seront certainement aussi diverses
que surprenantes. Un monde quantique observable et descriptible
pourrait-il en émerger? (hypothèse de Antony
Valentini). Des ondes voyageant à l'envers de façon
à permettre l'interaction des particules quantiques
seraient elles envisageables (interprétation dite transactionnelle
de John Cramer). Selon d'ailleurs ce dernier, ceci démentirait
l'hypothèse du multi-univers, ce qui soulagerait de
nombreux chercheurs.
Afshar
pour sa part voit plus loin et ceci nous paraît particulièrement
intéressant. On peut penser que c'est d'ailleurs guidé
par cette vision à long terme qu'il a conçu
son système expérimental venant en contradiction
avec le principe de complémentarité (comme quoi
il n'y a pas de découverte qui n'ait une motivation
quelque peu passionnelle). Il explore depuis de nombreuses
années le domaine de la gravitation quantique. Il y
a développé une théorie selon laquelle
les champs électromagnétiques tels que la lumière
ne peuvent être quantifiés (contrairement à
la théorie qui avait valu à Einstein son prix
Nobel). Autrement dit, un photon ne pourrait être une
particule (au moins dans le monde quantique). Ce serait autre
chose. Mais alors, pourquoi n'en serait-il pas de même
des autres "particules", électrons, atomes
? La mécanique quantique devrait alors sans doute changer
de nom, et notre regard sur le monde macroscopique serait
entièrement bouleversé.
On
verra ce qu'il en est. Mais tout ceci montre que le monde
subparticulaire, dont nous sommes issus et dont nous sommes
faits, est encore loin d'avoir tout dit. On a tout lieu de
penser que de prochains bouleversements, non seulement scientifiques
mais épistémologiques, viendront de ces niveaux
de la physique, à condition d'être accompagnés
d'un audacieux regard transdisciplinaire. L'étude de
la vie, de la conscience et de bien d'autres "inobservables",
pourrait alors prendre de nouveaux départs [voir
dans ce même numéro notre commentaire du livre
d'Alan Wallace, The Taboo of Subjectivity].
Pour
en savoir plus
Page de Shahriar Afshar : http://users.rowan.edu/~afshar/
Rowan University : http://www.rowan.edu/colleges/las/physicsandastronomy/
Article : http://www.rowan.edu/news/display_article.cfm?ArticleID=965
Antony Valentin est physicien, actuellement en fonction au
Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo,
Canada. Il est notamment l'auteur d'une théorie permettant
de réconcilier la non-localité de la physique
quantique (dans laquelle un effet se transmet instantanément)
et la relativité restriente qui limite la vitesse de
transmission de tels effets à celle de la lumière.
Cette théorie fait appel à des flèches
du temps voyageant en sens inverse dans la même région
de l'univers. Voir http://physicsweb.org/article/world/16/6/7.
Dans sa thèse, obtenue à Trieste, il avait développé
l'hypothèse de l'onde-pilote de De Broglie et Bohl
sous forme d'une théorie complète applicable
à la gravitation quantique et à la cosmologie.
John Cramer est physicien à l'Université de
Washington, Seattle. Il a proposé une théorie
permettant à la fonction d'onde d'être utilisé
comme décrivant des entités "réelles"
plutôt que des entités conceptuelles. Voir The
Transactional Interpretation of Quantum Mechanics par
John G. Cramer http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/tiqm/TI_toc.html.
Voir aussi la page personnelle de John Cramer, physicien et
...auteur de science-fiction. http://faculty.washington.edu/jcramer/
Sur le multi-univers, voir la page de Tony Smith: Many-Worlds
Quantum Theory http://www.innerx.net/personal/tsmith/ManyWorlds.html
On
notera que dans le n° 2460 du NewScientist, rubrique Courrier
des lecteurs, trois d'entre eux émettent des objections
aux conclusions de Shahriar Afshar. A suivre donc....
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