Article.
L'éventuelle
fission de la fonction d’onde
par
Bernard Dugué 04/11/2014
NDLR. Cet article est repris, avec
l'accord de l'auteur, de
Agoravox. Il n'engage pas la responsabilité de
Automates Intelligents.
Les intertitres sont de nous. AI
Si les
résultats obtenus par l’équipe de Humphrey
Maris se confirment, alors on pourra dire que la fission
de la fonction d’onde électronique constitue
une découverte majeure en physique quantique, sans
doute la principale découverte depuis 85 ans et la
plus importante en ce 21ème siècle. Ce résultat
a été obtenu en étudiant un phénomène
assez fin puisqu’il consiste à faire interagir
un électron avec de l’hélium liquide
superfluide. Il se produit alors une cavité, une
sorte de bulle due à l’effet de l’électron
sur l’hélium mais avant de détecter l’électron,
d’autres « micro-objets » ionisés
négativement parviennent au détecteur, 14
dans une précédente expérience.
Dans
cette nouvelle expérience, Maris et son équipe
ont tenté de produire un ion exotique en faisant
interagir un photon de telle manière qu’il modifie
l’état quantique de la bulle. Ils ont trouvé
18 de ces « objets exotiques » chargés
négativement. Trois hypothèses sont émises
mais l’une est presque certaine, c’est la fission
de la fonction d’onde électronique. (W. Wei
et al. Study of Exotic Ions in Superfluid Helium and the
Possible Fission of the Electron Wave Function. Journal
of Low Temperature Physics, 2014). Si le phénomène
est avéré alors c’est une découverte
majeure qui risque de faire basculer l’interprétation
de la physique quantique.
Quelques
bases
Rappelons
quelques bases de la physique quantique. Un système
est décrit par une fonction d’onde et pour faire
simple, prenons cette fonction pas vraiment compliquée
Phi
= a. phi (A) + b. phi (B).
Cette
fonction décrit un système qui, lorsqu’il
sera observé, ne donnera comme résultat que
A ou B. C’est ce qu’on appelle le processus de
réduction de la fonction d’onde. Dans cette
formule a et b sont des coefficients dont le carré
indique la probabilité de réaliser A ou B.
Par exemple, si a vaut ½ et b vaut ?¾ alors
La probabilité d’obtenir A sera de un quart
et trois quarts pour B. Admettons que l’on réalise
l’expérience une quarantaine de fois, A sera
observé environ une dizaine de fois et B une trentaine.
Pour A, cela peut être 8 ou 12 et 32 ou 28 pour B.
C’est comme dans une sorte de loterie qui se joue au
casino.
Pour faire simple, phi (A) représente un ticket et
lorsque vous observez A vous avez gagné le lot A
! L’observation quantique consiste à partir
avec plusieurs tickets qui ne sont pas réels (dans
l’interprétation orthodoxe) et à lancer
la roulette. On n’obtient qu’un seul lot. Et c’est
ce processus qui est énigmatique. Et qui a donné
lieu à nombre d’interprétations. Pour
ne pas compliquer la présentation, je livre trois
conjonctures.
I. L’interprétation
orthodoxe a été formulée
lors du congrès Solvay de 1927. La conception de
Bohr l’a emportée. Elle énonce que tant
que la loterie n’a pas eu lieu, on ne connaît
rien du système et que lorsque la loterie (l’expérience)
est lancée, alors tout ce que vous pouvez connaître,
c’est le lot que vous avez gagné, autrement
dit, A ou B dans l’exemple que j’ai donné.
Vous ne pouvez pas accéder au déroulement
de la loterie. C’est ce qu’on appelle l’indéterminisme.
Vous pouvez calculer la probabilité pour chaque lot,
c’est ce qu’on appelle le probabilisme quantique.
Vous ne pouvez pas accéder aux déterminations
de phi, autrement dit les tickets de jeu, phi (A) et phi
(B). Lorsque vous avez fait l’observation, le système
est dans l’état quantique correspondant au lot
qui a été gagné, avec son ticket qui
lui est assigné mais que vous ne pouvez voir. Au
final, la fonction d’onde n’a aucune signification
physique. Pour la plupart des quanticiens, elle ne représente
qu’un outil mathématique. Mais pour les tenants
de l’interprétation réaliste, dans le
sillage de Bohm et de Broglie, cette fonction exerce une
influence sur la « particule ». Nul n’a
pu trancher cette alternative jusqu’à maintenant.
II.
La décohérence. Examinons maintenant
une expérience dans laquelle la loterie est lancée
mais avec une finesse telle qu’on puisse observer la
Nature se comporter de telle manière qu’on peut
voir le système prendre les deux valeurs, A et B.
C’est assez étrange, vous gagnez les deux lots
à la fois. Mais ne vous illusionnez pas, vous ne
pouvez pas tricher avec la Nature. En fait, pour gagner
un lot, il faut réaliser l’expérience
de mesure et donc faire en sorte que le système quantique
interagisse avec le système observant (classique).
Or, dès que cela se produit, la cohérence
est supprimée et vous n’obtenez qu’un seul
lot. L’expérience de décohérence
est tout à fait compatible avec l’interprétation
orthodoxe que du reste, elle ne contredit pas.
III.
La fission de la fonction d’onde.
L’expérience menée par l’équipe
de Maris ouvre une perspective inédite dans la mesure
où les résultats indiquent la possibilité
de séparer les tickets de loterie pour un système
quantique composé d’un électron plongé
dans de l’hélium liquide. Des bulles absorbent
chacune un morceau de Phi, autrement dit un ticket de jeu.
Physiquement parlant, la bulle créée par l’électron
se déplace dans l’hélium avec une certaine
vitesse et parvient au détecteur mais ce qui est
observé en plus, ce sont des sortes d’objets,
18 en réalité mais on les soupçonne
en nombre infini, qui arrivent avant la bulle électronique
et qui seraient la trace des tickets de loterie quantique,
autrement dit, les phi (x). Ces résultats ont laissé
perplexe la communauté des scientifiques. J’ai
interrogé Maris qui n’est pas disposé
à revoir les bases de la mécanique quantique
et se contente d’en rester à une théorie
qui doit coller avec les expériences. Mais pour d’autres
comme Michael Byrne, ces résultats semblent mettre
sens dessus dessous la physique quantique qui paraît
alors « marcher sur la tête ».
La
mécanique quantique est face à ses postulats
les plus fondamentaux.
Il s'agit
d’abord de la fission irréversible de la fonction
d’onde qui ne concorde pas avec le déterminisme
temporel de l’équation de Schrödinger,
inversible par inversion temporelle. Mais sur ce point il
faut rester prudent avant de tirer des conclusions. Le principal
résultat, c’est que la fonction d’onde
ne se résume plus à un « objet mathématique
» mais possède des qualités physiques
si l’interprétation de l’expérience
est correcte. Auquel cas, la physique quantique n’est
pas invalidée mais c’est l’interprétation
orthodoxe qu'il faut revoir une option pour le réalisme
de la fonction d’onde mais pas dans le sens de Bohm.
Puisque dans cette expérience, l’électron
arrive au détecteur et n’est donc pas «
piloté » par la fonction d’onde qui influe
séparément de l’électron sur l’hélium
en étant fissionnée et capturée par
l’hélium avec au final des « objets distincts
».
Maintenant,
il faut attendre les confirmations expérimentales
et les réflexions théoriques des physiciens
pour être certain de l’existence du phénomène.
En supposant qu’il soit avéré, alors
cette découverte est plus importante que la décohérence
et même que la non séparabilité avec
les inégalités de Bell et les expériences
d’Alain Aspect dans les années 80. La mise en
évidence de la substance liée à la
fonction d’onde est le plus grand résultat de
la physique quantique depuis 1927. Cette mise en évidence
est liée à l’hélium qui, avec
ses quelques degrés kelvin, permet de ralentir considérablement
la dynamique de la substance quantique afin d’en dévoiler
quelques détails cachés. Notez bien que ces
expériences sont inédites et qu’elles
dépassent le cadre de l’interprétation
orthodoxe de Copenhague sans pour autant pencher en faveur
de l’onde pilote de Bohm et de Broglie. C’est
de toute autre chose dont il est question.
Je
l’avais pressenti, 2014 annonce de grandes découvertes
en physique. Des interprétations nouvelles et la
fin de la science moderne qui sera dépassée
par une nouvelle vision.
Reférences
* Springer Study
of Exotic Ions in Superfluid Helium and the Possible Fission
of the Electron Wave Function
* Brown University
Can the wave function of an electron be divided and trapped?
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