Le chat mort-vivant de Schrödinger

                                                                         

Le chat mort-vivant de Schrödinger

                                                                                                                                                 

Imaginons le dispositif suivant :

 

 

Un pauvre chat est enfermé dans une boîte pourvue d'un hublot.

Dans un coin de la boîte, un atome d'uranium radioactif et un détecteur conçu pour ne fonctionner qu'une minute (par exemple). Pendant cette minute, il y a 50% de chance pour que l'atome U se désintègre en éjectant un électron; lequel électron ira frapper le détecteur; lequel détecteur actionnera alors un marteau qui brisera une fiole de poison mortel placée dans la boîte du pauvre matou... Fermons la boîte, déclenchons l'expérience et demandons-nous AVANT de regarder par le hublot si le chat est vivant ou mort... Evident me direz-vous, il a 50% de chance d'être vivant et autant d'être mort. 
  
Eh bien figurez-vous que la physique quantique lien : http://ingo.doomby.com/rubrique,les-dimensions,177775.html a un doute: elle vous dira que le chat, AVANT observation, est vivant ET mort à la fois !  Absurde !  Et pourquoi !?  L'état (vivant ou mort) du chat ne dépend en fait que de l'état (émission d'un électron ou non) de l'atome d'Uranium. Or la physique quantique affirme que l'atome U est un être quantique auquel est applicable le principe de superposition: les particules atomiques peuvent exister dans plusieurs états superposés et simultanés.

                                                                                                                 

 

Par exemple, nous avons vu que l'électron, étant donné sa nature ondulatoire, peut être localisé tout autour du noyau d'un atome; il est présent simultanément à plusieurs endroits, et cela AVANT qu'il ne se soit observé.

                                             orbitale électronique                       électron observé                                   

                                                nature ondulatoire                         nature corpusculaire

                                     

 

De même, un atome radioactif d'uranium peut exister dans deux états superposés: intact et désintégré. Cet état de superposition cesse immédiatement dès qu'il y a observation, et donc interaction, de la particule; on dit alors qu'il y a décohérence lorsqu'un système A et B devient un système A ou B.

                                                                        

  lien : http://ingo.doomby.com/rubrique,incroyable,397374.html

                                                                                                                                                    

On comprend mieux (enfin normalement ....j'espère) dès lors le paradoxe du chat :

L'état "superposé" de l'atome U devrait se transmettre à notre félin macroscopique et le transformer en un horrible mort-vivant! Evidemment, lorsque l'on observe le chat à travers le hublot, il y aurait décohérence de son état et choix d'un seul état.
Une telle explication n'est bien sûr que difficilement acceptable pour notre monde macroscopique et elle montre les difficultés d'interprétation que soulève le formalisme mathématique quantique (car ces états superposés sont faciles à concevoir lorsque ces systèmes sont définis par des fonctions d'onde; les ondes s'additionnent sans problèmes).

                                                                                                                                                

Comment dès lors expliquer que le principe de superposition ne s'applique pas à notre monde humain (en dehors des films d'horreur du type "la nuit des morts-vivants") ?

La superposition d'état concerne en fait des particules totalement isolées. A l'echelle quantique, les particules évoluent dans un grand vide et les rencontres sont assez rares. A notre échelle, c'est très différent: notre chat respire les milliards de molécules d'air qui sont dans la boîte, sans compter tout ce qui innonde notre univers: les ondes radio, infrarouges ou les rayons cosmiques...Ces milliards d'êtres quantiques incontrôlables percutent notre matou et interagissent des milliards de fois par seconde avec lui. L'état superposé "vivant ET mort" dans lequel se trouve le chat ressemble à une bulle de savon: une bulle est éphémère et est détruite à la moindre interaction. La décoherence des objets macroscopiques est quasi-immédiate. Ouf! notre logique a eu chaud....

On peu d'ailleurs signaler une retentissante expérience réalisée en 1996 par Jean-Michel Raimond, Serge Haroche et Michel Brune :  Une expérience de physique très complexe qui a permis de confirmer le phénomène de décohérence, et qui a permis de "voir" le glissement progressif du "ET" quantique au "OU" classique. 
  
 

                                                                                                      

Dernières news : 

Un chat de Schrödinger à 6 photons

Des physiciens Chinois, en collaboration avec des collègues Autrichiens et Allemands, affirment avoir obtenu l'intrication quantique de 6 photons, réalisant ainsi l'expérience de pensée du « chat de Schrödinger ».

Stephen Hawking a l'habitude de dire « Quand j'entends parler du chat de Schrödinger, je sors mon revolver ». C'est dire le trouble provoqué par l'expérience qui mettait en jeu le phénomène d'intrication ou d'emmêlement, tout comme le « paradoxe » de EPR (lien : http://ingo.doomby.com/rubrique,epr,180020.html) , basé sur le même phénomène.

De nos jours, ces expériences de pensée sont des expériences de laboratoire et elles portent sur des notions comme la décohérence et la non-localité.

Chao-Yang Lu et ses collègues de l'University of Science and Technology of China en partenariat avec ceux d'Universités Autrichiennes et Allemandes ont obtenu une situation de type « chat de Schrödinger » mais avec 6 photons, un record !

La technique repose sur le "pompage" de photons dans un cristal à l'aide d'un laser à ultra-violet. Ils ont alors la propriété de pouvoir se « désintégrer » spontanément en deux photons intriqués. En prenant trois paires de tels photons, et en utilisant des séparateurs de faisceaux, il est possible d'obtenir des états intriqués à six photons techniquement décrits par ce qu'on appelle des états de Greenberger-Horne-Zeilinger. Dans ce cas, les six photons sont polarisés dans un état horizontal ou vertical et ceci correspond précisément aux états « mort » ou « vivant » du chat de Schröedinger !

Cette expérience en laboratoire oblige à revoir complètement ce qu'on pouvait penser ou croire de l'intuition.