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7 mai 2011 6 07 /05 /mai /2011 15:46

Dans le monde extraordinaire que décrit la mécanique quantique, le monde du tout petit dans lequel les lois physiques en jeu défient l'intuition humaine, l'une d'elle est le principe de Heisenberg, du nom de son découvreur allemand en 1927. Que dit-il ? Il dit qu'entre position et vitesse d'une particule, la précision de la mesure concernant l'une de ces deux grandeurs physiques est inversement proportionnelle à celle de la mesure de l'autre grandeur. Dit autrement, ce principe prévoit une limite physique dans la précision des mesures.

En 2007, des physiciens de l'université du Nouveau Mexique aux États-Unis ont montré que la limite en question pouvait cependant être contournée si les particules utilisées pour la mesure étaient en interaction. De la théorie à la pratique, il s'est écoulé quelques années et c'est maintenant que nous arrive de l'ICFO, l'institut catalan de photonique, la première évidence expérimentale d'une telle possibilité de dépassement de la limite imposée par le principe de Heisenberg dans la précision d'une mesure.

En l'occurrence, il s'agit de la mesure de magnétisation d'un ensemble d'atomes de rubidium ultrafroids piégés optiquement et analysés par des impulsions laser. Dans une mesure classique, chaque photon du laser interagirait individuellement avec les atomes et le signal résultant serait faible. Mais ce que Mario Napolitano et cinq de ses collègues de l'ICFO du groupe Quantum Optics dirigé par Morgan Mitchell, ont réussi à faire est d'envoyer des impulsions laser telles que chaque photon, non seulement mesure l'état magnétique de l'atome sur lequel il arrive mais altère aussi la structure électronique de ce dernier de telle façon que celui-ci influence la polarisation du photon suivant, créant ainsi une amplification du signal mesuré.

Cette expérience démontre l'existence de nouvelles voies de métrologie, quantique en l'occurrence. Mesurer des champs magnétiques très faibles, immesurables jusqu'alors, permet d'espérer la mesure d'activités très fines du coeur ou du cerveau par exemple. Mais manifestement on en n'est pas là : "de par les défis technologiques qu'il faut relever, des applications pratiques ne sont pas envisageables dans un futur proche" dit Barry Sanders, un physicien de l'université de Calgary (Canada) cité par Edwin Cartlidge dans un article de présentation du travail en provenance de l'ICFO [1].

Il n'en demeure pas moins que cette expérience a été faite et a valu à ses auteurs l'honneur d'être publiés dans la revue Nature [2].

     

Pour en savoir plus

 - [1] "Quantum probe beats Heisenberg limit", http://physicsworld.com/cws/article/news/45535

- [2] "Interaction-based quantum metrology showing scaling beyond the Heisenberg limit" par M. Napolitano et al., Nature 471, pages 486-489 ; doi : 10.1038/nature09778

 

Rédacteur :

 Guy Molénat, attaché scientifique, service.scientifique@sst-bcn.com

 

Source :

BE Espagne numéro 104 (5/05/2011) - Ambassade de France en Espagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/66676.htm

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commentaires

Omni Tech Support Review 30/10/2014 12:27

This is indeed a very informative post on Quantum Mechanics. I was curious to know about the Heisenberg principle being bypassed. This article helped me understand the concept of Quantum Mechanics in detail and I thank you for the explanation.

how to remove yahoo toolbar 09/07/2014 08:49

Physics is the subject that always makes me think and at the same time is the basis of all things that exist on the earth. Here the Heisenberg’s principle is a thought to discuss and learn more.

Bruno 10/05/2011 17:22



D'accord, il n'empêche que la relation en elle-même n'a rien de quantique, c'est une simple propriété des transformées de Fourier. C'est même ainsi qu'ils l'interprètent dans le Cohen-Tannoudji.



cdc 10/05/2011 17:06



Une "bête caractéristique mathématique" ? Oh que non ! Vous savez bien que ce n'est pas simplement vitesse (en fait, quantité de mouvement) et position qui sont concernées ; toute une série de
grandeurs ne commutent pas, dont l'énergie et la durée de vie, d'où les particules virtuelles, ce qui n'et pas précisément une bête caractéristique mathématique ! La validité du "principe"
d'Heisenberg est importante dans la mesure où elle est incompatible avec les théories à variables cachées, du type de Broglie - il ne s'agit pas d'un défaut intrinsèque de mesure*, mais
d'une dimension essentielle de la théorie.


*comme on pourrait le croire en lisant les descriptions vulgarisatrices : si vous observez, vous perturbez. Non, c'est bien plus profond.



Bruno 05/05/2011 22:12



Bouh le vilain titre racoleur. Selon M. Napolitano (auteur du papier) : "this result does not imply that the Heisenberg uncertainty principle is wrong, but rather it shows that we do not properly
understand how to scale that principle up to multiple-particle systems".


En gros, il semblerait qu'on gagne en précision en moyennant sur un grand nombre de photons (mesures) sans pour autant contredire Heisenberg sur chaque mesure prise individuellement.


Je ne comprendrai jamais la fascination quasi-religieuse qu'il y a derrière ce "principe" alors qu'il ne s'agit que d'une bête caractéristique mathématique.