2024-03-11 22:00:00
La physique quantique est une discipline intimidante, cela ne fait aucun doute. Cette grande théorie repose sur une infinité de principes qui, même s’ils peuvent être au départ alambiqués et compliqués, s’avèrent les plus excitants et les plus curieux lorsqu’il s’agit d’observer le monde sous un angle très différent. L’un d’eux est, plus précisément, le Principe d’incertitude de Heisenberg. C’est un principe formulé par le physicien allemand et prix Nobel Werner Heisenberg au début du XXe siècle qui révèle une caractéristique essentielle du monde subatomique : la indétermination.
ÉVOLUTION QUANTIQUE
Mais pour bien comprendre l’impact que ce principe a eu sur la physique moderne, il faut remonter à la fin du XIXe siècle, lorsque les physiciens ont commencé à observer au microscope certains phénomènes qu’ils ne parvenaient pas à expliquer. La théorie atomique de John Dalton et la vision de l’atome de Niels Bohr ont fourni modèles initiaux qui correspondent bien à certains comportements observés, mais n’expliquent pas complètement certains résultats, comme ceux qui incluent le effet photoélectrique o à diffraction électronique.
Cependant, dans les années 1920, la solution à ces dilemmes commença à prendre forme, guidée par des esprits si brillants comme celui de Max Planck, Albert Einstein, Max Born et bien sûr Werner Heisenberg. Des progrès dans la compréhension de double nature de particules (c’est-à-dire que les particules peuvent se comporter simultanément comme des corpuscules et comme des ondes), présenté par Louis De Broglie, et la formulation du équation d’onde (c’est-à-dire que la probabilité de trouver une particule est décrite par une fonction d’onde, ce qui rend impossible la détermination précise d’une position) d’Erwin Schrödinger, a jeté les bases de la naissance de la théorie quantique.
La révolution quantique de Niels Bohr
De son côté, Werner Heisenberg, en 1927, introduisit son principe d’incertitude, marquant ainsi une étape importante dans l’évolution de la physique. Avec cette idée, le physicien allemand affirmait qu’il était impossible de savoir précisément à quel point la position comme le moment d’une particule à un instant donné : l’un des deux devait être indéterminé. Ce principe n’était pas seulement une conséquence de la nature quantique des particules, mais il révélait également la limites réel pour mesurer avec précision ces éléments subatomiques.
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Portrait de Werner Heisenberg, lauréat du prix Nobel en 1932
LE PRINCIPE D’INCERTITUDE
Ainsi, le principe d’incertitude stipule que certains couples de variables physiques ne peuvent être connus simultanément et avec précision, comme par exemple : la position et le moment d’un objet donné. Pour mieux comprendre ce que cela signifie, il faut tenir compte du fait que, dans l’Univers quantique, toutes les particules se comportent comme corpuscules et vagues en même temps.
Les particules, parce qu’elles sont de petits « solides », peuvent se trouver au même endroit à un moment donné, ce qui rend tout à fait possible déterminer le point auquel ils sont. D’un autre côté, les vagues sont comme des perturbations qui se propagent dans l’espace, un peu comme celles d’une pierre tombant dans un lac, donc cela devient beaucoup plus compliqué dire exactement où ils se trouvent car, en fin de compte, ils se déplacent simultanément à travers plusieurs points. C’est-à-dire : les particules peuvent avoir une position définie, mais les ondes ne le peuvent pas, et peuvent être à plusieurs endroits en même temps.
Les 5 points pour comprendre la physique quantique
En physique quantique, il est proposé qu’une particule puisse se comporter simultanément comme un corpuscule et comme une onde et, dans ce contexte, il y a une variable qui devient très importante, la longueur d’onde, qui est directement lié au mouvement de la particule. Si une particule se déplace très vite ou si elle a une très grande masse, elle a une longueur d’onde très courtemais s’il se déplace lentement ou s’il est petit, il aura une longueur d’onde grande. C’est précisément la raison pour laquelle nous ne remarquons pas le comportement ondulatoire des objets du quotidien : ils sont si gros et lourds que leur longueur d’onde est très très courte.
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Il n’est pas possible de déterminer avec précision un emplacement unique pour une vague. Cela peut être localisé à différents moments à un moment donné.
Désormais, le dilemme apparaît lors de la mesure de petites particules, car leur taille et leur masse minuscules donnent lieu à des longueurs d’onde suffisamment grandes pour être mesurées. Mais voici le piège : si on connaît la longueur d’onde, on passera au cas de l’onde et nous perdrons la capacité de dire exactement où se trouve la particule. Si, au contraire, nous choisissons de savoir où se trouve la particule, nous perdrons des informations sur sa longueur d’onde. Ce mélange de comportements est précisément ce que Heisenberg déduit et l’exprime dans son célèbre principe.
La constante de Planck et son rôle crucial en physique quantique
IMPLICATIONS DANS LE MONDE QUANTIQUE
Mais comment ce principe abstrait se matérialise-t-il dans le monde qui nous entoure ? Eh bien, même si cela peut paraître irréel, le principe d’incertitude a été la force qui a motivé de grandes nouveautéstechnologique dans le domaine de l’informatique et des innovations. La technologie quantique, basée sur la théorie qui porte son nom, promet de révolutionner la façon dont nous traitons et transmettons l’information.
En revanche, dans le domaine de la recherche, le principe d’incertitude a influencé le développement des techniques de recherche. microscopie quantique. Ce sont des techniques qui permettent d’observer et de manipuler des particules à des échelles minuscules, fournissant ainsi des informations précieuses sur la structure et le comportement de la matière aux niveaux quantiques. Dans le secteur de la médecine et de la physiologie également, les applications de la physique quantique ont laissé de grands progrès. Par exemple, le résonance magnétique utilise des principes quantiques pour obtenir des images détaillées de l’intérieur du corps humain, fournissant ainsi des informations vitales sur le diagnostic et le traitement de diverses conditions médicales.
En nanotechnologie, c’est-à-dire la discipline qui couvre manipulation du matériel Aux niveaux atomique et moléculaire, il bénéficie également du quantum lorsqu’il travaille à des échelles aussi minuscules. Dans ce contexte, cette discipline est devenue un domaine véritablement prometteur pour la conception et la fabrication de matériaux avancés.
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