Des scientifiques australiens ont recréé une expérience célèbre, et cette dernière a confirmé les étranges prédictions de la physique quantique concernant la nature de la réalité quantique, prouvant qu’elle n’existe pas jusqu’à ce que nous la mesurions (du moins, à très petite échelle) !

Bien que tout cela puisse sembler très complexe, l’expérience en question pose une question très simple : si vous avez un objet qui peut se comporter soit comme une particule, soit comme une onde, à quel moment est-ce que cet objet « décide » du comportement qu’il va adopter ? Selon notre logique, nous aurions tendance à supposer que l’objet se comporte comme une particule ou comme une onde, selon sa nature même, et que les mesures effectuées n’influencent en rien la réponse.

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Mais la théorie quantique prédit que le résultat dépend de la manière dont l’objet est mesuré. Et c’est précisément ce qu’une équipe de l’Université nationale australienne a découvert. « Cela prouve que la mesure est tout. Au niveau quantique, la réalité n’existe pas si vous ne la regardez pas », explique le physicien et chercheur principal de l’étude, Andrew Truscott.

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Connue comme étant l’expérience du choix retardé de (John) Wheeler, elle a été proposée en 1978 et utilisait des faisceaux lumineux réfléchis par des miroirs. Cependant, à cette époque, la technologie nécessaire pour réaliser cette expérience était insuffisante. Mais à présent, presque 40 ans plus tard, l’équipe australienne a réussi à recréer l’expérience à l’aide d’atomes d’hélium dispersés par des faisceaux laser.

« Les prédictions de la physique quantique sur les interférences semblent assez étranges lorsqu’elles sont appliquées à la lumière, qui se comporte davantage comme une onde. Puis procéder à l’expérience avec des atomes, qui sont des éléments compliqués possédant une masse et qui interagissent avec les champs électriques, rend les choses encore plus étranges », explique Roman Khakimov, un doctorant de l’université qui a travaillé sur le projet.

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Afin de réussir à recréer l’expérience, l’équipe a piégé des atomes d’hélium dans un état connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein, puis les a éjectés, jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un seul atome. Puis, les scientifiques ont fait tomber l’atome restant entre deux faisceaux laser, ce qui a généré un motif de grillage, qui a agi comme un véritable carrefour en dispersant le chemin de l’atome, tout comme un réseau solide disperserait la lumière.

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Les chercheurs ont ensuite ajouté de manière aléatoire une seconde « grille », qui elle, a recombiné les chemins, mais seulement après que l’atome ait déjà passé le premier grillage. Lorsque cette deuxième grille a été ajoutée, elle a entraîné des interférences constructives ou destructrices, ce à quoi on s’attendrait si l’atome avait parcouru les deux chemins (comme une vague l’aurait fait). Mais lorsque la deuxième grille n’était pas ajoutée, aucune interférence n’a été observée, comme si l’atome n’avait choisi qu’un seul chemin.

En réalité, le fait que cette deuxième grille n’ait été ajoutée qu’après que l’atome ait déjà traversé le premier carrefour, suggère que ce dernier n’avait pas encore déterminé sa nature, avant d’être mesuré une seconde fois.

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Donc si vous croyez que l’atome a pris un chemin ou deux chemins en particulier lors de son passage au premier carrefour, cela signifie qu’une mesure future affectera le chemin de l’atome, a expliqué Truscott : « Les atomes ne se sont pas déplacés de A à B. Ce n’est que lorsqu’ils ont été mesurés à la fin de leur voyage, que leur comportement semblable à une onde, ou à une particule, a été créé ».

Bien que tous ces éléments puissent sembler étranges, il s’agit en fait d’une véritable validation de la théorie quantique qui décrit les phénomènes fondamentaux à l’œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l’échelle atomique et subatomique.

C’est notamment grâce à cette théorie, que nous avons été en mesure de développer des technologies telles que les LED, les lasers ou encore les puces d’ordinateurs. Mais jusqu’à présent, il a toujours été difficile de confirmer que ce modèle fonctionnait réellement, avec une démonstration de ce type-là.

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Tous les résultats de l’étude ont été publiés dans Nature Physics.

Sources : Nature Physics, Science Daily