La physique quantique peut être un monde étrange dans lequel les choses se comportent d'une manière qui n'a peut-être pas de sens au départ. L'expérience de pensée «Le chat de Schrödinger» a été conçue pour démontrer certaines de ces propriétés, à savoir que les atomes et les molécules peuvent exister simultanément dans deux états différents jusqu'à ce que quelqu'un les jette un coup d'œil. Aujourd'hui, un groupe de chercheurs a utilisé ce paradoxe quantique pour capturer les mécanismes internes complexes de l'intérieur des molécules de manière plus détaillée que jamais.
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Pendant des années, le chat de Schrödinger a été considéré comme une expérience de pensée particulièrement horrible. Comme Erwin Schrödinger l’a conçu à l’origine, il s’agissait de mettre un chat dans une boîte scellée et de lui donner une chance sur 50 d’être exposé aux gaz toxiques. Jusqu'à ce que la boîte soit ouverte, le chat est considéré comme vivant et mort. Ces dernières années, cependant, des chercheurs ont montré qu'il ne s'agissait pas simplement d'une expérience de pensée: non seulement des particules peuvent exister dans deux états à la fois, mais elles peuvent même exister à deux endroits simultanément, rapporte Tia Ghose pour LiveScience .
Ce fait a conduit à des développements intéressants. Les scientifiques du SLAC National Accelerator Laboratory de l’Université de Stanford ont utilisé un laser optique vert pour diviser une molécule d’iode en plusieurs versions: un état excité et un état non excité. Ensuite, en envoyant des impulsions de rayons X sur les molécules jumelles, le soi-disant «état de chat», ils ont été capables de capturer les deux versions dans un «hologramme de rayons X», écrit Jennifer Ouelette pour Gizmodo . En réunissant une série de ces images, les chercheurs ont créé une vidéo en stop-motion, écrit-elle. Ils ont publié leurs résultats sur le serveur de pré-impression arXiv, un document qui a depuis été accepté pour publication par la revue Physical Review Letters.
"Nous voyons qu'il commence à vibrer, les deux atomes s'éloignant l'un de l'autre comme s'ils avaient été rejoints par un ressort", déclare Phil Bucksbaum, chercheur au SLAC et professeur à Stanford. «En même temps, nous voyons le lien entre les atomes se rompre et les atomes s’envoler dans le vide. En même temps, nous les voyons toujours connectés, mais nous restons quelque temps à distance les uns des autres avant de revenir. À mesure que le temps passe, nous voyons les vibrations disparaître jusqu'à ce que la molécule soit à nouveau au repos. "
Tout cela se produit en un billion de secondes, mais cela pourrait conduire à de nouveaux développements dans la recherche quantique. En assemblant chaque instantané pris par les impulsions de rayons X, les scientifiques ont pu créer un film très détaillé montrant les deux états en même temps. Les chercheurs peuvent même utiliser cette technique pour créer des séquences détaillées à partir de données recueillies lors d'expériences antérieures en physique quantique, afin de donner un autre aperçu de ce qui se passe dans l'état du chat, rapporte Ouelette.
"Notre méthode est fondamentale pour la mécanique quantique, nous sommes donc impatients de l'essayer sur d'autres petits systèmes moléculaires, y compris les systèmes impliqués dans la vision, la photosynthèse, la protection de l'ADN contre les rayons UV et d'autres fonctions importantes chez les êtres vivants", déclare Buckbaum dans un communiqué.
Grâce à cette technique, les chercheurs pourraient bientôt obtenir de nouvelles informations sur l’influence de la physique quantique sur les systèmes et les processus biologiques.
