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l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée.
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Nefalia
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 11:10 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Depuis des décennies, des générations d'enseignants utilisent, comme Richard Feynman, une célèbre expérience de pensée pour enseigner la physique quantique. Très simple et faisant intervenir les fentes de Young, elle n’avait pourtant jamais été réalisée... C’est chose faite grâce à un groupe de physiciens. 

Encore aujourd’hui, Richard Feynman fait l’objet d’une vénération de la part des physiciens et de bon nombre d’étudiants en physique. Bien sûr, il a révolutionné la théorie quantique des champs et la physique des particules avec ses diagrammes et son intégrale de chemin. On le présente aussi comme un des pionniers des ordinateurs quantiques et de lananotechnologie
 
Mais pour beaucoup, Feynman est d’abord l’auteur d’un célèbre cours de physique (de niveau licence), et de conférences malicieuses mais profondes présentant les lois de la physique au grand public. On peut d’ailleurs trouver sur YouTube une série de vidéos qui lui rendent hommage ou des extraits de reportages et de conférences qu’il a données tout au long de sa vie. 
 


Tous les lecteurs des cours de Feynman connaissent bien les premiers chapitres du volume consacré à une initiation à la physique quantique. L'un des concepts les plus fondamentaux de la mécanique quantique est celui d'amplitude de probabilité pour un système physique. Feynman l'introduit en exposant une expérience de pensée conduite avec des faisceaux d’électronsenvoyés à travers une plaque percée de deux fentes. Un écran situé derrière la plaque, muni de détecteurs, enregistre les impacts selon que ces deux fentes sont ouvertes ou que l’une seulement l’est. 
 
Si l’on menait la même expérience avec des balles de mitrailleuse, comme l’explique Feynman, on aurait une répartition bien caractéristique dans les deux cas. En remplaçant les balles par des vagues, on verrait des figures dediffraction et d’interférence pour la répartition de l’énergie des vagues, bien différentes de celles produites par les balles. 


 
Ce schéma est extrait des cours de Feynman. On voit à gauche un canon àélectrons générant des faisceaux d'électrons, qui sont aussi des ondes de matière. Ils traversent une plaque (wall) percée de deux fentes que l'on peut obturer. Un détecteur que l'on peut déplacer sur un écran (backstop) enregistre alors les impacts d'électrons. Avec l’ouverture d’une des fentes 1 ou 2, on obtient une distribution de probabilité P1 ou P2 pour la répartition des impacts. Lorsque les deux fentes sont ouvertes, la distribution de probabilité exhibe des franges d'interférence. On peut passer du premier cas au second (tout à droite du schéma) en ouvrant ou en fermant à volonté l'une des fentes dans l'expérience de Feynman. © IOP Publishing, Deutsche Physikalische Gesellschaft, The Perseus Books Group


Si l’on fait l’expérience avec des électrons et des fentes de taille et séparation adéquates, la double nature ondulatoire et corpusculaire desélectrons se manifeste alors clairement. Si les deux fentes sont ouvertes, on voit les impacts individuels des électrons se rassembler en formant des franges d’interférence. Si l’on ouvre une seule fente, la répartition obtenue, bien que toujours formée d’impacts individuels, ressemble à celle obtenue non avec des ondes, mais avec des balles de mitrailleuse. 
 
Curieusement, la même expérience de pensée, bien qu’exposée plus succinctement, ouvre aussi le cours de physique quantique (de niveau master) d’un autre grand nom du siècle dernier, le prix Nobel de physiqueLev Landau, mais personne ne l’avait jamais réalisée. Bien sûr, on a fait depuis longtemps des expériences d’interférence ou de diffraction avec des faisceaux d’électrons en utilisant des fentes ou des trous d’Young. On constate que les impacts des électrons sur les détecteurs se présentent bien sous forme de particules, en plein accord avec les lois de la physique quantique. 


 
Sur cette série d'images prises à des instants différents avec le dispositif de l'expérience de Feynman, on voit que les impacts d'électrons s'accumulent au cours du temps pour former des franges d'interférence lorsque les deux fentes sont ouvertes. Les électrons interagissent lors des impacts comme des particules, mais ils se déplacent dans l'espace selon les lois des ondes, comme si un électron passait par deux fentes en même temps. C'est une illustration de la dualité onde-particule et des amplitudes de probabilité au cœur de la mécanique quantique. © IOP Publishing, Deutsche Physikalische Gesellschaft
Une expérience réalisable depuis au moins 20 ans 
 
Néanmoins, personne n’avait concrétisé l’ensemble de la procédure expérimentale des cours de Feynman et Landau, c'est-à-dire avec ouverture et fermeture à volonté d’une des fentes. Aucun physicien ne doutait cependant qu’elle donnerait des résultats conformes à ceux exposés par Feynman ; cela resterait tout de même une belle réalisation pédagogique. Un groupe de physiciens a finalement réussi, non sans peine, à réaliser l’expérience de Feynman, comme le prouve un article déposé sur arxiv
 
Les chercheurs ont ainsi fabriqué une plaque en silicium recouverte d’or dans laquelle ils ont percé deux fentes d’Young de 62 nanomètres de large, séparées par une distance centre à centre de 272 nanomètres. Unobturateur de 4,5 nm x 10 µm associé à un dispositif piézoélectriquepermettait d’ouvrir et de fermer l’une des fentes à volonté. 
 
« La technologie pour effectuer cette expérience existait depuis environ deux décennies », a déclaré l'auteur principal de l'étude, le professeur Herman Batelaan de l'université du Nebraska à Lincoln. « Cependant, l’obtention de données de qualité avec l’enregistrement des impacts a demandé de sérieux efforts, et cela nous a pris trois ans. » 
 
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 11:10 (2013)    Sujet du message: Publicité

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yubaba59
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 13:48 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Tout le monde à compris ?


Si vous voulez plus de détail je vous conseil : La mécanique quantique de Cohen-Tannoudji en 2 volumes  Mr. Green
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 14:29 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Euh.....
"Bonjour zêtes bien sur mon répondeur.... vraiment pô dispo là.... Byou"
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yubaba59
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 15:43 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Et donc quel est la conclusion importante de ceci ?

Edit:

Feynman n'as-t-il pas dit : "Je crois pouvoir dire sans me tromper que personne ne comprend la mécanique quantique"
Pour info l’expérience des fentes d'Young avec des électrons a été réalisé en 2002 dans une université allemande (Tübingen).


Est-ce que je dois croire tout ce que je lit sur internet ?..... c'est un autre débat
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Nefalia
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 16:40 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Faut tout lire ^^

Citation:
Une expérience réalisable depuis au moins 20 ans. Néanmoins, personne n’avait concrétisé l’ensemble de la procédure expérimentale des cours de Feynman et Landau

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yubaba59
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MessagePosté le: Dim 17 Mar - 17:21 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Faut tout lire ^^  .... ou plutôt bien lire

Citation:
Pour info l’expérience des fentes d'Young avec des électrons a été réalisé en 2002 dans une université allemande (Tübingen). 






Je ne dis pas que l'article est faut......
1-L'article pourrait daté de 2002 .. bon OK non, il a été puplié sur futura-sciences ce mois ci... mais ça aurai pu.
2- quel est la différence avec l'experience de 2002 (au passage ce n'était qu'un exemple parmis d'autre) ?


Solution : donner les sources de cet article, dont une importante : http://www.iop.org/news/13/mar/page_59670.html


Et une phrase qui est super importante c'est :
"....la capacité de détecter un seul électron à la fois...."
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Nefalia
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MessagePosté le: Jeu 21 Mar - 15:00 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Edit : Trop long le blabla, je met le lien qui amène directement à la publication de l'expérience. Tout y est décris en détail, y compris ce dont tu parle Yub.  Wink  (Le lien est d'ailleurs disponible dans l'article que j'ai posté.)


http://arxiv.org/abs/1210.6243




L'expérience en entière est disponible sous format PDF.  Wink  Je pense que l'article publié par ceux qui ont fait l'expérience est la meilleure des sources possibles.  Mr. Green
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yubaba59
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MessagePosté le: Jeu 21 Mar - 15:14 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Citation:
Je pense que ces personnes, qui passe leur vie entière à travailler la dessus, connaissent un minimum le sujet et savent ce qu'elles font


Ça j'en suis sur, je parle des chercheurs hein, pas des journalistes qui essayent d'en faire une synthèse sans en avoir compris l'importance, et du coup par conséquence pas des lecteurs.

Gros Edit :

Bon si des gens m'ont lu avant, oui après réflexion, je modifie de manière conséquence mon post.
Effectivement je n'ai nullement le temps ni l'envie de me lancer dans un débat contre la vulgarisation excessive des choses les plus compliquées de notre existences.

Excuses moi Nef si je t'ai froissé, et je te remercie de nous faire profiter de ta grande érudition.


Maintenant de manière tout à fait sérieuse, des questions reste sans réponse pour moi :

- Pourquoi est-ce la première fois qu'on arrive à prouver qu'un seul et unique électrons à une distribution de probabilité de position quand il traverse un système dit de fentes d'Young.
- Qu'est ce que cela veut dire réellement ? electron se coupe en 2 pour passer dans chaque fentes et le restructure après ?

Ayant la flemme de lire la série de publications à ce sujet, je compte sur quelqu'un de charitable pour me l'expliquer Smile
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Nefalia
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MessagePosté le: Jeu 21 Mar - 22:05 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Non je ne suis pas froissé. Mais bon j'éviterai à l'avenir de poster des messages / sujets d'informations pour ne plus embêter personne.
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yubaba59
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MessagePosté le: Jeu 21 Mar - 23:36 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

mouais.... mon électron restera misterieux alors


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yubaba59
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MessagePosté le: Ven 22 Mar - 09:10 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Allez pour être un peu plu sérieux, t'en pense quoi toi ?

Moi je trouve qu'on commence à prouver des choses à s'arracher les cheveux.
Il vrai que tout cela ressort quand ont fait les calculs sur du papier, mais arriver à faire cela dans des conditions réelles Shocked

Pour moi, c'est un peu comme si on arriver à me montrer une application réelle des principes les plus abstrait de math.

Quand on y pense, on arrive quand même à prouver qu'une particule (qui a une masse, un corps...etc) arrive à passer à travers 2 fentes/trous simultanément.
bon je sais bien que c'est qu"une histoire de la probabilité, de fonction d'onde, etc .. mais bon, je trouve ça fou ^^
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MessagePosté le: Ven 22 Mar - 11:03 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

C'est pas faux ...
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MessagePosté le: Ven 22 Mar - 13:12 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Pour ma part, je pense que c'est une réel avancé dans le domaine. Concrétiser une théorie est un aboutissement en soi. Et quand on y repense, ça fait presque 1 siècle que l'on théorise la dessus, que l'on a seulement des "demi" preuves, et la nous avons la concrétisation réelle et complète d'une théorie.


Mais une chose reste tout de même très mystérieuse : Pourquoi une particule se comporte-t-elle de manière différente suivant qu'elle est observé ou non ?


En tout cas, plus personne ne peut dire que la physique quantique c'est du pipo maintenant ^^
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yubaba59
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MessagePosté le: Ven 22 Mar - 13:31 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Citation:
Pourquoi une particule se comporte-t-elle de manière différente suivant qu'elle est observé ou non ?


Euh Nef, c'est des bases de la meca quantique. Dès que tu introduis un élément de mesure dans un milieu, automatiquement tu le perturbe.
Il faut se référer au principe d'Heisenberg et à la notion d'observable.

Exemple simplifié en terme courant :
Command détectons un electron ? grâce à des charges polarisés, electron arrivant dessus change la polarité.
Le fait d'introduire des charges polarisées crée un champ electromagnetique perturbateur qui change le comportement de l'electron.

après, pour être plus précis, il faut écrire cela en équation d'onde et compagnie, ce qui va vite devenir illisible Smile

edit: En plus j'aurai vraiment du mal à te le formaliser, ça fait un bail que je n'est pas manipulé les fonctions d'ondes...11-13 ans on va dire Smile

edit2 : en plus les choses ont peut être changé depuis mes études, ça bouge beaucoup dans ce domaine.
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Nefalia
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MessagePosté le: Ven 22 Mar - 15:09 (2013)    Sujet du message: l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée. Répondre en citant

Merci pour les informations, mais je me suis mal exprimé dans ma question. J'aurais du être plus précis désolé.  Mr. Green  Ce que je voulais dire en faite c'est :


Pourquoi lorsque l'on regarde une particule, elle passera toujours par une seule fente. Mais lorsque l'on ne la regarde pas, elle passera par les deux ?


Si je ne me trompe pas, dans la théorie de l'expérience, si la particule est regardé, il y aura toujours qu'un seul trait sur le mur après la plaque ou se situe les deux fentes. Mais si on ne regarde pas, il y aura un patron d'interférence sur le mur (Plein de "trait" ^^)


En fait, malgré le fait qu'elle soit regardé, elle pourrait très bien passer par les deux fentes tout de même ^^ (La physique quantique, ça fait un peu mal à la tête  Mr. Green )
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